2)随着触点的继续分开,液桥被拉断,触点表面产生很高的电场。如果此时触点间的电压和电流均超过工作中的触点极限燃弧数值,便可发生电弧,发生电弧后,确定触点侵蚀效应的是电弧而不是液桥。此时电弧对阳极发生热作用的结果是,使阳极熔化和气化,而且触点材料被大量转移和喷溅,其中一部分材料被阴极所带走,一部分材料被气化和喷溅。故在阳极上产生凹坑,而在阴极上产生凸起(并非针刺)。
从以上分析动静触点的分断过程可以看出,对组合开关产品中的近远光灯开关触点,在保持动静触点的其他工作条件都不变的情况下,要想动静触点在工作分断时不产生电弧是不可能的,只有考虑如何提高触点在规定寿命次数内的抗弧承受能力(即承载能力),以保证产品的性能。
5组合开关中近远光灯开关动静触点材质的具体分析及解决措施
根据上述对近远光灯控制开关分合式触点在分断过程中失效机理得出,产品在第1次可靠性试验600次失效,是由于静触点的镀银层太薄,承受不了触点分断中电弧的烧伤。当将静触点的镀银层加厚(11 μm)后,产品工作到6 280次再一次失效,而且都离产品的10万次寿命要求相差甚远,虽然银的导电和导热性能都很好,但总的来说镀银层和其它方法获得的银层(如复合镀银层、碾压银层),在抗弧能力方面是有区别的。镀银层的银层组织较松散,致密性差,抗弧能力差,在产生电弧时,电极相对来说较容易产生表面发射。而电镀又不可能将银层镀得很厚,镀厚了,会产生很多电镀缺陷,对触点的接触和分断会更不利。
复合镀银是使一些硬度高、具有灭弧作用的微粒均匀地嵌人银层中,在电弧的高温作用下自行分解,起自动熄弧和消除电离的作用,在一定电流电压条件下,基质银的熔焊倾向和电侵蚀都大为减小,提高了触点的抗电弧承受能力。因此在上述试验产品的开关触点中,将静触点镀上复合银层20μm后,虽然产品仍未达到所规定的10万次寿命,但也提高到了63 880次(10多倍),其改善程度是明显的。
为了使产品达到客户要求的可靠性耐久次数,根据上述开关触点在工作中的失效机理,将静触点材质改为用碾压成形的覆银紫铜板冲压形成,用覆银层代替镀银层,由于覆银紫铜板的铜、银层经过碾压,其板材强度、硬度显著提高,产生加工硬化现象。这是由于金属在碾压变形中,使晶体的滑移面产生位错,造成位错密度的增大,而位错密度越大,金属的变形抗力就越大,其强度和硬度就越高;并且在碾压过程中使金属组织具有“变形织构”,即组织结构的有序化,产生各向异性。覆银层组织的致密性是远非镀银层组织致密性所能比的,而且在碾压过程中,覆银紫铜板的铜、银原子相互嵌人基体,其覆银层与紫铜层的结合力也远非镀银层所能比,而且基体铜层的导电和导热性能又优于黄铜,碾压银层的厚度又可以达到数十微米以上。通过上述的分析,可以断定,开关静触点材质改用覆银紫铜板后的抗电弧承受能力定优于黄铜板加镀银材质形成的静触点。
按上述的分析结果,实际中我们将静触点选用覆银层厚度为80μm的覆银紫铜板材质后,在开关试验条件均不变的情况下,组合开关产品近远光灯开关可靠性试验一次性就通过规定的10万次耐久性要求,还超寿命做了21289次,即开关的耐久性试验实际做了121 289次,触点实际分合242 578次,试验后开关仍能正常工作,电压降也符合规定要求。
6总结
通过对该款组合开关产品的开发,动静触点为拍合式结构工作的开关,在产品的工作电压、电流、触点的几何形状及尺寸、接触形式、接触压力、分合速度、触点间隙、工作环境等其它条件都不变的情况下,正确选择触点的材质和材质性能,提高触点的表面理化性能,将能大幅度提高触点在工作中的电磨损承受能力。