《电接触和电接触材料 基础、材料性能、工艺，在电信及电工技术中的应用》求取 ⇩

第一章 电触头的理化效应1

1.1 静接触1

1.1.1 基本定义1

目录1

1.1.2 无表面膜的触头3

1.1.2.1 引言3

1.1.2.2 接触面5

1.1.2.2.1 定性描述5

1.1.2.2.2 模型理论与外形测量理论8

1.1.2.3 接触电阻13

1.1.2.3.1 微观面分布的收缩电阻13

1.1.2.3.2 收缩电阻与接触力的关系15

1.1.2.3.3 接触点的R-U特性曲线19

1.1.2.3.4 接触电压和收缩电阻与温度的关系21

1.1.2.4.1 无负载电流时的粘附与熔焊24

1.1.2.4 粘附与熔焊24

1.1.2.4.2 电触头熔焊性的基本概念25

1.1.2.4.3 有负载电流时静触头的熔焊性27

1.1.3 有表面膜的触头34

1.1.3.1 表面膜的形成34

1.1.3.2 表面电阻35

1.1.3.3 有表面膜触头的接触电阻与接触力39

1.1.3.4 表面膜的熔化接触41

1.1.3.5 快速形成表面膜的实验方法45

1.2 转换接触52

1.2.1 引言52

1.2.2 直流电路中的转换过程53

1.2.2.1 熔桥与电弧临界曲线53

1.2.3.1 合闸相角及上冲因数55

1.2.2.2 在实际条件下通信技术中的转换过程55

1.2.3 交流电路中的转换过程55

1.2.3.2 动力工程中的转换过程57

1.2.4 关于气体放电的基本概念58

1.2.4.1 气隙中载流子的形成58

1.2.4.2 自持无光放电（Townsend-效应）59

1.2.4.3 辉光放电60

1.2.4.4 电晕放电61

1.2.4.5 电弧的特征61

1.2.4.6 金属电子逸出62

1.2.4.6.1 热发射62

1.2.4.6.2 场致发射63

1.2.4.7.1 阳极机理64

1.2.4.7 电弧压降区64

1.2.4.6.5 光子引起的电子发射（光电效应）64

1.2.4.6.4 碰撞产生的电子发射64

1.2.4.6.3 热场致发射（T-F）64

1.2.4.7.2 阴极机理65

1.2.4.8 电弧特性曲线65

1.2.4.9 不稳定状态67

1.2.4.10 等离子束67

1.2.4.10.1 形成与特性67

1.2.4.10.2 电极材料的影响70

1.2.4.10.3 等离子束对触头的作用71

1.2.4.11 “短弧”72

1.2.5 气体放电引起的触头表面应力74

1.2.5.1 直流电流时的材料转移75

1.2.5.1.1 从阳极向阴极的材料转移（“细转移”）75

1.2.5.1.2 从阴极向阳极的材料转移（“粗转移”）79

1.2.5.1.3 大电流范围内的材料转移80

1.2.5.1.4 交流电时的材料转移81

1.2.5.2 电弧烧损81

1.2.5.2.1 评定烧损特性的试验方法84

1.2.5.2.2 烧损量的试验判据84

1.2.5.2.3 在不同应用领域触头材料的烧损86

1.2.5.3 闭合触头的熔焊97

1.2.5.3.1 弹跳98

1.2.5.3.2 无弹跳闭合的触头99

1.2.5.3.3 弹跳闭合的触头100

1.2.5.3.4 评定熔焊特性的试验方法102

1.2.5.3.5 静止的触头与闭合的触头熔焊特性的比较108

1.2.5.4 电弧运动特性108

1.2.5.4.1 电弧运动现象109

1.2.5.4.2 描述电弧运动的模型110

1.2.5.4.3 电弧滞留时间111

1.2.5.4.4 影响电弧迁移的最重要因素114

1.2.5.5 开关操作后触头接触电阻的变化115

1.2.6 开关装置的寿命123

1.2.6.1 触头保护（“消弧”）与灭弧124

1.2.6.1.1 在电信技术中采取的措施124

1.2.6.1.2 在动力工程中采取的措施129

1.3 滑动接触139

1.3.1 金属滑动接触139

1.3.1.1 干摩擦139

1.3.1.1.1 运动摩擦AmontonCoulomb定律139

1.3.1.1.2 静摩擦向动摩擦过渡的Amonton-Coulomb141

定律141

1.3.1.1.3 摩擦磨损机理143

1.3.1.1.4 接插件电镀层的性能147

1.3.1.2 滑动触头的润滑149

1.3.2 在碳刷和受电弓上效应153

1.3.2.1 引言153

1.3.2.2 铜绿153

1.3.2.3 电流传输154

1.3.2.4 摩擦系数155

1.3.2.5 换向156

1.3.2.6 电气及机械干扰因素157

1.3.2.7 磨损与寿命159

1.4 触头上的特殊现象161

1.4.1 金属须的形成162

1.4.1.1 锡表面的金属须162

1.4.1.2 银表面的金属须163

1.4.1.3 电弧中金属须的生成164

1.4.2.2 气体放电后其接触面上的特殊化学反应165

1.4.2.1 电弧等离子体中的化学反应165

1.4.2 受电弧作用时的化学反应165

1.4.2.3 赋形167

1.4.3 与塑料的化学反应168

1.4.3.1 含钨有机金属化合物的形成168

1.4.3.2 “褐色粉末”效应168

1.4.3.2.1 摩擦聚合物170

1.4.3.2.2 静态聚合物171

1.4.3.3 有机物质的焦化172

1.4.3.4 “活化”173

1.4.4 开关电弧引起的机械形变175

1.4.5 电弧、外壳壁与触头间的相互作用176

1.4.5.1 外壳壁金属化176

1.4.5.2 开关电弧对绝缘件的热作用176

1.4.6.1 支承体材料上的应力裂纹腐蚀177

1.4.6 应力裂纹腐蚀177

1.4.7 手汗引起腐蚀的机理178

1.4.8 硫化银的转移178

1.4.6.2 塑料件上的应力裂纹腐蚀178

1.4.9 “银迁移”180

1.4.10 硅酮的作用180

1.4.11 极端环境条件181

1.4.11.1 低温181

1.4.11.2 高压力182

第1章参考文献183

2.1.1 银（Ag）196

2.1.1.1 纯银196

2.1.1.1.1 物理性能值和工艺特性值196

2.1 熔炼法制造的触头材料196

第二章 触头材料196

2.1.1.1.2 化学性能197

2.1.1.1.3 工艺性能198

2.1.1.1.4 应用198

2.4.1.2 银合199

2.1.1.2.1 添加少量金、钯或铂的影响199

2.1.1.2.2 含非贵金属的银合金200

2.1.1.2.3 钯含量较高的银-钯合金202

2.1.1.2.4 发展趋势203

2.1.1.2.5 银-镉合金203

2.1.2 金（Au）204

2.1.2.1 纯金204

2.1.2.1.1 物理性能值和工艺特性值204

2.1.2.2.1 含银和铜组分的二元合金和多元合金205

2.1.2.2 金的合金205

2.1.2.1.3 工艺性能和应用205

2.1.2.1.2 化学性能205

2.1.2.2.2 抗氧化性好的低含金量合金208

2.1.2.2.3 含镍和钴的金合金208

2.1.3 钯（Pd）210

2.1.3.1 纯钯210

2.1.3.1.1 物理性能值和工艺特性值210

2.1.3.1.2 化学性能211

2.1.3.1.3 工艺性能和应用211

2.1.3.2 钯合金212

2.1.3.2.1 PdAg40和钯多元合金212

2.1.3.2.2 钯-铜合金212

2.1.3.2.3 含镍、钨、钌和铱的钯合金213

2.1.4.1.1 物理性能值和工艺特性值214

2.1.4.1 纯铂214

2.1.4 铂（Pt）214

2.1.4.1.2 化学性能215

2.1.4.1.3 工艺性能和应用215

2.1.4.2 铂合金215

2.1.5 其它铂族金属216

2.1.6 水银（Hg）216

2.1.6.1 物理性能216

2.1.6.2 化学性能217

2.1.6.3 应用217

2.2 电镀法制造的触头材料218

2.2.1 引论218

2.2.2 金属电镀方法218

2.2.2.1 镀银218

2.2.2.2 镀金219

2.2.4.7 电导率221

2.2.2.3 铂族金属的电镀沉析221

2.2.2.4 镀铜221

2.2.3 无电流金属沉析法222

2.2.2.5 镀镍222

2.2.2.6 镀锡222

2.2.3.2 还原法223

2.2.3.1 离子交换法223

2.2.3.2.1 无电流镀铜224

2.2.3.2.2 无电流镀镍224

2.2.4 电镀层的性能及其检验224

2.2.4.1 镀层厚度224

2.2.4.2 孔隙率224

2.2.4.3 粘附强度225

2.2.4.4 硬度225

2.2.4.5 延展性226

2.2.4.8 可钎焊性227

2.2.4.6 受摩擦应力作用的磨损现象227

2.2.4.9 镀层的扩散特性229

2.3 烧结法制造的触头材料230

2.3.1 引论230

2.3.2 烧结法制造的金属231

2.3.2.1 钨（W）231

2.3.2.2 钼（Mo）234

2.3.2.3 铼（Re）235

2.3.3 烧结法制造的复合材料236

2.3.3.1 烧结法236

2.3.3.2 金属-金属氧化物复合材料238

2.3.3.2.1 用粉末冶金法制造银氧化镉238

2.3.3.2.2 其它银-金属氧化物材料240

2.3.3.3.1 银-镍242

2.3.3.3 金属-金属复含材料242

2.3.3.3.2 银-钨，银-钼245

2.3.3.3.3 铜-钨，铜-钼247

2.3.3.4 金属-石墨复合材料247

2.3.3.4.1 银-石墨247

2.3.3.4.2 铜-石墨250

2.3.3.5 金属-金属碳化物250

2.3.3.5.1 银-碳化钨、银-碳化钼、铜-碳化钨 ？碳250

化钼250

2.3.3.6 三组分或多组分复合材料251

2.3.3.6.1 银-镍-石墨252

2.3.3.6.2 银-氧化铜-石墨252

2.3.3.6.3 钨-铜-镍252

2.3.4.1 内氧化法253

2.3.4 其它方法制造的复合材料253

2.3.4.2 内氧化法制造的银-氧化镉254

2.3.4.2.1 具有特殊金相组织形态的银氧化镉…………25？2.3.4.3 银-氧化物、银-氧化铟等………………… ……25？2.3.4.4 银-氧化镁-氧化镍259

2.4 少气触头材料260

2.4.1 少气铜260

2.4.2 含高熔点组分的复合材料262

2.5 碳和石墨（C）262

2.5.1 引论262

2.5.2 晶格和滑动性能262

2.5.3 制造方法和材料种类263

2.5.3.1 硬碳、天然石墨和碳石墨265

2.5.3.2 人造石墨265

2.5.3.3 特种石墨265

2.6.1 引论266

2.6 接通用导电聚合物材料266

2.5.3.4 金属石墨266

2.5.3.5 制造时性能的变化266

2.6.2 硅橡胶用作电接触材料的支承体材料268

2.6.3 使用形态269

2.6.3.1 各向导电薄膜269

2.6.3.2 垂直表面导电的薄膜270

2.7 支承体材料和导体材料272

2.7.1 铝和铝合金272

2.7.1.1 纯铝（Al）272

2.7.1.2 铝合金273

2.7.2 铜和铜合金274

2.7.2.1 工业纯铜（Cu）274

2.7.2.1.1 制造和性能274

2.7.2.1.2 应用277

2.7.2.2 自淬硬的铜合金278

2.7.2.2.1 低合金化铜合金279

2.7.2.2.2 铜-锌合金（黄铜）282

2.7.2.2.3 铜-锡合金（锡青铜）285

2.7.2.2.4 铜-镍-锌合金（德银）287

2.7.2.2.5 铜-银-（镉）合金（银青铜）287

2.7.2.2.6 其它自淬硬的铜合金290

2.7.2.3 可时效硬化的铜合金296

2.7.2.3.1 铜-铍合金（铍青铜）297

2.7.2.3.2 其它可时效硬化的铜合金303

2.7.3 镍和镍合金310

2.7.3.1 工业纯镍（Ni）310

2.7.3.2.1 镍-铜合金312

2.7.3.2.2 镍-铍312

2.7.3.2 镍合金312

2.7.4 其它支承体材料314

2.7.4.1 铁基材料（Fe）314

2.7.4.1.1 钢314

2.7.4.1.2 铬-镍钢314

2.7.4.1.3 磁性材料315

2.7.4.2 钴基材料（Co）315

2.8 热双金属315

2.8.1 引论315

2.8.2 历史316

2.8.3 概念316

2.8.4 热挠度317

2.8.5 内应力319

2.8.6 成型体320

2.8.7 元件的选择324

2.8.8 电阻326

2.8.9 腐蚀327

2.9 钎料327

2.9.1 引论327

2.9.2 硬钎料329

2.9.2.1 合金329

2.9.2.2 用焊剂和不用焊剂的钎焊330

2.9.3 软钎料331

2.9.3.1 合金体系概述331

2.9.3.2 含铅、镉、锡、锌成分的合金332

2.9.3.3 含铋的合金334

2.9.3.4 含铟的合金334

2.9.3.5 机械性能334

2.9.3.6 软钎焊用的焊剂335

2.10.1 导电胶粘剂336

2.10 导电胶粘剂和漆336

2.10.2 导电漆337

第2章参考文献338

第三章 触头制造工艺343

3.1 单个触头的制造344

3.1.1 整体触头铆钉344

3.1.2 双金属触头铆钉344

3.1.3 硬钎焊覆层触头铆钉346

3.1.4 球形触头347

3.1.5 触头薄片347

3.1.5.1 整体触头薄片347

3.1.5.2 焊接触头349

3.2 半成品的制造349

3.2.2.1 热压焊接350

3.2.2 贵金属覆层的半成品（触头双金属）350

3.2.1 整体半成品350

3.2.2.2 辊轧覆层352

3.2.2.3 带材钎焊353

3.2.2.4 滚焊法354

3.2.2.5 气相覆层法354

3.2.2.5.1 高真空蒸镀法355

3.2.2.5.2 阴极溅射法355

3.2.2.5.3 化学蒸镀覆层法（CVD）356

3.2.2.5.4 覆层性能356

3.2.2.6 电镀357

3.2.2.6.1 大批量生产零件的电镀357

3.2.2.6.2 带材和线材的电镀358

3.2.2.6.3 选择性电镀358

3.2.2.7 对薄金覆层使用的一般说明361

3.2.2.6.4 脉冲镀覆361

3.2.2.8 覆贵金属层的特殊方法362

3.2.2.9 精细型材362

3.2.2.10 条状镀锡带材363

3.2.2.11 铣削梯形带材363

3.3 单个触头的组装方法364

3.3.1 机械紧固364

3.3.2 硬钎焊365

3.3.2.1 火焰钎焊366

3.3.2.2 电阻钎焊366

3.3.2.3 高频钎焊367

3.3.2.4 炉中钎焊367

3.3.2.5 钎焊接头的检验368

3.3.3.1 金属线材对焊369

3.3.3 焊接369

3.3.3.2 线段和型材段的焊接370

3.3.3.3 薄片的焊接371

3.3.3.3.1 凸焊371

3.3.3.3.2 直接焊接371

3.3.3.4 球的焊接372

3.3.3.5 闪光对焊372

3.3.3.6 电子束焊接373

3.3.3.7 激光焊接373

3.3.3.8 超声波焊接374

3.3.3.9 焊接接头的检验374

3.4 触头设计说明375

3.4.1 接插件375

3.4.2 继电器375

3.4.3 辅助电流开关378

3.4.4 电动机接触器379

3.5 电刷380

3.5.1 换向器和滑环的电流传输380

3.5.2 电车受电器382

第3章参考文献383

第四章 电接触的应用实例385

4.1 引言385

4.2 导电接触386

4.2.1 静态固定连接386

4.2.1.1 电信技术中的固定连接386

4.2.1.1.1 可拆螺钉连接386

4.2.1.1.2 钎焊和熔焊的不可拆连接387

4.2.1.1.3 不加热的不可拆连接387

4.2.1.2 动力技术中的固定连接389

4.2.1.2.1 钎焊和熔焊的不可拆连接390

4.2.1.2.2 可拆螺钉连接391

4.2.1.2.3 不可拆的挤压连接393

4.2.2 接插件和压紧连接器397

4.2.2.1 历史简述397

4.2.2.2 接插的应用398

4.2.2.3 对接插件的一般要求400

4.2.2.4 印制电路板接插件400

4.2.2.5 压紧接插件402

4.2.2.5.1 金属压紧接插件402

4.2.2.5.2 导电橡胶压紧接插件403

4.2.2.0 印制电路板接插件的结构404

4.2.2.6.1 弹簧的特性曲线和弹簧材料405

4.2.2.6.2 插入力和拉出力407

4.2.2.6.3 接触表面409

4.2.2.6.4 连接表面412

4.2.2.6.5 导电材料413

4.2.2.6.6 绝缘体和绝缘材料413

4.2.2.7 接插件的可靠性414

4.2.3 金属滑动触头415

4.2.3.1 引言415

4.2.3.2 滑环变换器416

4.2.3.3 电位器的滑动触头418

4.2.3.4 旋转开关、滑动开关和编码开关的滑动触头419

4.2.3.5 微电机用的滑动触头421

4.3.1.1 高压和中压电网开关和用电器开关423

4.3.1.1.1 开关的功能类别423

4.3.1 开关423

4.3 开关装置423

4.3.1.1.2 灭弧方法和灭弧介质436

4.3.1.1.3 在有流动灭弧介质的喷嘴触头装置中电弧特440

性的评述440

4.3.1.1.4 真空开关443

4.3.1.2 低压保护开关461

4.3.1.2.1 电动机保护开关461

4.3.1.2.2 断路器467

4.3.1.2.3 线路保护开关477

4.3.1.2.4 故障电流保护开关486

4.3.1.3 低压电器开关492

4.3.1.3.1 空载开关和负荷开关492

4.3.1.3.2 接触器493

4.3.1.3.3 凸轮开关501

4.3.1.3.4 照明开关506

4.3.1.4 控制开关和辅助电流开关507

4.3.1.3.5 家用电器开关507

4.3.1.4.1 辅助接触器508

4.3.1.4.2 继电器509

4.3.1.4.3 微动开关（迅动开关）538

4.3.1.4.4 感应式接近开关543

4.3.1.4.5 键盘开关544

4.3.1.4.6 电解质定时开关电池553

4.4 熔断器553

4.4.1 引言553

4.4.2 熔断器的结构556

4.4.2.1 高压熔断器556

4.4.2.2 低压熔断器556

4.4.2.2.1 工业用低压熔断器556

（细熔丝）557

4.4.2.2.4 保护半导体元件的熔断器557

4.4.2.2.3 保护电器及电子设备用的电器保护熔断器557

4.4.2.2.2 家庭用及类似用途的低压熔断器557

4.4.2.2.5 电容器内部保护用的熔断器558

4.4.3 熔断器的特性参数558

4.4.3.1 熔断器的电流限制559

4.4.3.2 时间-电流特性曲线与额定电流强度560

4.4.3.3 断路特性曲线与Meyer常数564

4.4.3.4 电弧时间与电弧能量567

4.4.4 熔断器应用的几个问题571

4.4.4.1 选择性动作并与其它开关系统组合为一体的熔571

断器571

4.4.4.2 温度和能耗572

第4章参考文献573

5.1.1 问题的提出579

5.1 电接触的数理统计579

第五章 附录579

5.1.2 数学辅助方法580

5.1.2.1 离散随机变量581

5.1.2.1.1 二项式分布583

5.1.2.1.2 泊松分布583

5.1.2.2 连续随机变量584

5.1.2.2.1 连续随机变量的经验分布586

5.1.2.2.2 正态分布（高斯分布）588

5.1.2.2.3 指数分布592

5.1.2.2.4 威布尔分布593

5.1.3 应用594

5.1.3.1 接触电阻的统计描述594

5.1.3.1.1 混合分布594

5.1.3.2 可靠性和寿命595

5.1.3.3 统计的质量保证596

5.2 触头保养剂和清洁剂598

5.2.1 严重污秽触头的清洗598

5.2.2 防腐喷涂剂599

5.2.3 绝缘件上水膜造成的短路599

5.2.4 冷却喷涂剂599

5.3 表格599

5.3.1 接触部位的工艺设计599

5.3.2 接触部位的组配603

5.3.3 接触器试验规程609

5.3.4 对AC-3电动机开关的使用类别试验规程的补充612

5.3.5 热双金属的物理特征值612

5.3.6 电刷和电刷受电器的特征数据和用途614

5.3.7 有关钎焊的DIN标准615

第5章参考文献617