电阻材料的基本特性是具有高的电阻率和很低的电阻温度系数,稳定性好。
电阻材料主要用于调节元件、电工仪器(如电桥、电位差计、标准电阻)、电位器、传感元件等。
常用电阻材料的性能及主要用途见表1-23。
表1-23 常用电阻材料的性能及主要用途
续表
电触头材料常用于电气开关、继电器、电气连接及电气接插元件的电接触材料。
电气开关、继电器触头用来接通和分断电路。自动化电路对电器的触头有很多的要求,例如对操作寿命(动作次数)的要求高。当电路的电压和电流达到一定值并通断电路时,触头间会产生电弧或火花,对触头会产生腐蚀作用。
电气连接器及接插元件一般在不带电情况下接通与分断电路,操作过程中接触部分不产生电弧或火花。由于它们在运行时不经常插拔,接通与分断次数不多(一般在数百次以下),因此它们与开关、继电器的触头有不同的要求。
为提高触头工作的可靠性,对触头材料的基本要求如下:
(1)触头材料的电导率与热导率要高,以降低触头通过电流时的热损耗,减轻触头表面被氧化的程度。
(2)触头材料的熔化温度与沸点高、熔化与蒸发热高,以减少在电弧或火花作用下触头的磨损量,使其不易发生熔焊。
(3)触头材料对周围环境的化学性能要稳定,触头受环境污染后接触电阻的变化小,接触电阻稳定。
(4)触头材料的硬度与弹性要适当,硬度太大时,接触的面积小,弹性较大的材料在触头闭合时,由于触头间的弹跳使磨损加大。
(5)触头材料易于加工和焊接。
(6)触头材料的价格要低。
触头材料可分为三类。
(1)纯金属:铜、银、金、铂、钯、镍、钨等。
铜是电器中最广泛采用的触头材料之一。它有良好的导电与导热性能,良好的加工工艺性,价格也不高。但铜触头在受热情况下,触头表面易被氧化。铜的硬度较低,抗电弧能力不强,在电弧作用下较容易熔焊,使触头发生相互焊接。
银有高的导电与导热性能。氧化银的电阻率很低,银触头的允许工作温度较高。但纯银材料抗电弧作用能力不强,硬度和机械强度较低,只适用于小容量的触头和不经常通断的触头和连接器。
金、铂等材料属贵重金属,它们有很高的化学稳定性,触头电阻特别稳定,但由于价格很高,因此仅用于弱电的触头材料。
钯的价格比铂低,其电阻率和硬度与铂差不多,它是铂的代用材料。
镍、钨材料有较高的熔点与沸点,有较好的抗电弧作用,常用于灭弧触头。
(2)合金:采用不同的合金材料可改善纯金属触头材料性能的不足,如银—铜、银—金、银—镍、银—镉、铂—铑、金—钯等。
(3)金属陶瓷:将不同的金属材料粉末混合在一起,压制成型后经烧结而成。与熔炼而成的合金不同,它保留了原混合材料的各自性能,以充分发挥它们原有的互不相同的性能。金属陶瓷材料可以直接压制成所需的触头形状,不再进行机械加工,提高了材料的利用率。
常用的金属陶瓷材料有铜—石墨、铜—钨、银—镍、银—氧化镉、银—氧化钨、银—氧化锡,还有多元材料的银—碳化钨—石墨等。
对于用于低电压、弱电流电路的电气接插元件的接触材料,为了保证接触的可靠性,一般在接触表面上镀以银、金或钯等贵重金属的镀层。