[发明专利]一种TCO/Cu电接触材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种电接触材料。

背景技术

众所周知，大多数低压电器用电接触材料都是贵金属，特别是银基合金或复合材料材料。尽管银基材料可保证电接触元件的良好服役特性和电器的可靠工作，却导致了稀贵金属的大量消耗。

与银相比，铜作为电接触材料最大的问题在于其易于氧化，且生成的氧化膜不导电。因此，以铜作为电接触材料基体时，必须要解决其在存储和服役过程中的氧化问题。目前研究结果认为，添加稀土元素(La、Ce、Y等)和微量(Zr、Te、In、Hf、Bi、Cd等)元素合金化能够有效控制铜的氧化膜生长速度。但在低压电器接通和分断时，电弧和焦耳热的作用仍然会是铜触头表面发生熔化和氧化，使其接触特性恶化。所以，如何有效控制铜触头工作层(表面氧化及电弧烧蚀形成的膜层)接触特性成为TCO/Cu电接触材料设计的关键性问题。

基于电接触理论和参照银基电接触材料设计原则，目前低压电器上使用的铜基材料大都在基体合金化的基础上，通过的第二相添加构成耐烧蚀骨架和保证其表层接触特性。较早用于低压开关的Cu-C(石墨、金刚石等，近几年也有人提出石墨烯、碳纳米管等)触头是利用石墨的高导电性提高了铜触头的接触导通能力，同时起到了抗熔焊作用，使其具有极高的通断能力。但由于石墨与基体之间润湿性较差，在热-力循环载荷作用下裂纹易于快速扩展，造成早期失效，因而Cu-C(石墨)触头电寿命较低。在Cu-C(金刚石)系列触头材料的基础上添加金属相(Nb、V、W、Ta、Mo)，主要利用这些金属不易氧化，且其低价氧化物具有良好导电性的特点，保证材料表面工作层具有较高的转换稳定性和抗腐蚀特性，使之在一些电器上得到了产业化应用。但由于上述添加的金属在长期服役时表面金属氧化物会与水蒸气反应形成钨酸铜类绝缘产物，使触头失去接触转换功能。总之，目前这种设计思想所开发出的触头材料，由于接触电阻高、与基体润湿性差和自灭弧能力低而导致电接触材料的寿命短和可靠性差的问题，已经无法满足接触器类长寿命电器的要求。

发明内容

本发明是要解决现有电接触材料由于接触电阻高、与基体润湿性差和自灭弧能力低而导致电器寿命短的问题，提供了一种TCO/Cu电接触材料。

本发明一种TCO/Cu电接触材料，按质量百分比是由4％～10％的透明导电氧化物A，0.004％～0.01％的镧，0.1％～0.2％的锆和余量的铜制成，或者是按质量百分比由6％～15％的透明导电氧化物B，0.005％～0.01％的镧，0.2％～0.3％的锆和余量的铜制成；其中透明导电氧化物A为铝掺杂氧化锌、镓掺杂氧化锌、锑掺杂氧化锡或钼掺杂氧化锡，透明导电氧化物B为锡酸锌或锡酸镉。