银基电触头材料专利技术综述

钱玉萍

（国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，江苏 苏州 215163）

1 银基电触头材料概述

电触头作为中高压开关设备中的重要组成部分，起到启闭的作用，其性能直接影响电器开关的性能和可靠运行，同时性能高低主要体现在电触头的导电性、耐侵蚀性能高低，现代化工业的发展对电触头性能的要求越来越高，在低电接触材料中，银基电接触材料由于具有良好的导电导热性、抗熔焊性、耐电弧侵蚀及耐磨损等优良性能，得到深度研究并被广泛应用。

2 专利申请状况分析

2.1 专利申请年度趋势变化分析

本数据来源基于CNTXT和DWPI数据库的检索，中国范围内银基电触头材料方面已公开的专利申请。

图1 专利申请趋势变化图

图1 显示了银基电触头材料技术在我国申请的专利总量自1975年以来随时间变化的趋势。由上图可知其申请量总体呈上升趋势，而且国内与国外来华申请量趋势基本保持一致。总体来看，银基电触头材料技术在中国总共经历了以下三个发展阶段：第一阶段（1975年～2000年）为萌芽期。银基电触头材料技术研发还处于起步阶段；第二阶段（2001年～2011年）为发展期。专利申请保持稳定增长，此阶段银基电触头材料专利每年申请量逐步提升；第三阶段（2012至今）为繁荣期。专利申请快速增长，中国专利总申请量从2011年的90件左右增长到2014年最高的150件左右，增幅明显。与全球趋势图对比可知，中国专利的繁荣期与全球第二次繁荣期基本相同，我国为推动这一技术的发展做出了巨大贡献，同时，全球专利的发展突破了与该技术长期存在难以逾越的技术瓶颈，产业化进程受阻后开始飞速发展，再次激发了该领域的研发热情。值得注意的是，国内申请量在近年来保持了增长态势，由于2017至2019年数据存在公开滞后性的原因，申请量有所下降，但从总体趋势上可以预见国内申请量仍然保持增长态势，这与我国不断出台扶持政策密切相关。

2.2 领域研究方向及发展状况

目前常用的银基触头材料包括Ag-MeO(银-金属氧化物)、Ag-RE(银-稀土)、Ag-C/WC(银-石墨/银-碳化钨)等。

（1）Ag-MeO(银-金属氧化物)

在电触头领域，银金属氧化物材料由于具有优良的抗电弧侵蚀性、抗熔焊性和低而稳定的接触电阻等综合电性能，在整个电触头材料体系中占有重要的地位。

专利文献CN109702222 A公开了一种银氧化锌或银氧化铜复合粉的制备方法和实施该制备方法的系统，通过配置含硝酸银和硝酸铜或硝酸银和硝酸铜的前驱体溶液后，再利用雾化后在高温下热分解制备银氧化铜或银氧化锌，工艺简单，产品物相可控，性能稳定，理论和实际意义重大。

专利文献CN107385267 A公开了一种银金属氧化物氮化钛复合电触头材料及其制备方法，为片状触点材料，步骤包括：①球磨：将以上的金属氧化物粉、氮化钛粉、添加物粉于球磨设备中预混合得球磨粉体；②混粉：球磨粉体和银粉放入混粉设备中混粉，得混合粉体；③压制：混合粉体用模压成型法得初压压坯；初压时在混合粉焊接面一侧均匀铺一层银粉作焊接银层，银层厚度控制在触点总厚度5%～30%；④烧结：初压压坯在氩气或氮气保护条件下于600℃～900℃烧结；⑤复压。

（2）Ag-RE(银-稀土)

稀土不仅具有独特的电学性能，并且添加到金属中可以提高金属的抗氧化性能以及延展性。因此，人们将稀土添加到银基电触头中，以期获得更加良好的性能。

专利文献CN107619962 A公开了一种银基电接触材料的制备方法，向银基体中添加了稀土矿石粉末，在高温条件下，稀土元素形成的熔点较高的氧化物和化合物，分散在银熔液中，提高了银熔液的粘度，能有效防止银基电接触材料在电弧的作用下产生飞溅，减小了电接触材料的损失，提高了材料抵抗电弧侵蚀的能力，银和稀土元素形成的合金在电弧热的作用下分解，消耗能量，抑制了材料的温升过高，保护材料受电弧的侵蚀，使银基电接触材料的耐磨损性能进一步得到大幅提升，具有广阔的应用前景。

专利文献CN103233136 A公开了一种低压电器用银稀土氧化物电接触材料的工艺,提供一种新型环保、优良的机械加工性能和电性能的银稀土氧化物电触头材料的制备方法，该方法采用化学还原法和均相沉淀法相结合制备纳米银与稀土氧化物粉体，并采用粉末冶金工艺制备银稀土氧化物触头材料，使得该触头材料具有较高的硬度、密度、电导率。

（3）Ag-C/WC(银-石墨/银-碳化钨)

石墨的主要作用在于阻止触头粘接和熔焊，并且不形成任何的绝缘物使接触电阻变大。

专利文献CN103233136 A公开了一种含氧化铜添加剂的银碳化钨触头合金的制备方法，是在Cu(NO3)2和AgNO3的混合溶液中依次加入聚乙烯吡咯烷酮溶液、抗坏血酸溶液，搅拌均匀，再滴加氨水并调节pH值，得到沉淀产物；利用沉淀产物制备银氧化铜复合粉体；将银氧化铜复合粉体和碳化钨粉体球磨混粉，退火后得到银-碳化钨-氧化铜复合粉体；将银-碳化钨-氧化铜复合粉体制备成银碳化钨电接触合金。

专利文献CN101086923 A公开了一种银/石墨电触头的制备方法，包括以下步骤：①膨胀石墨与银复合制成原料粉，膨胀石墨重量比为3%～10%，银重量比为90%～97%；②将步骤①得到的银/石墨复合原料粉的烧结成型，首先将银／膨胀石墨复合原料粉压初成型，于烧结炉中烧结，最后复压成型制得成品。本发明方法工艺简单、易于操作、对设备要求低、生产成本低；用该法制备的产品性能好，纳米石墨片在材料中均匀分布，电阻率低，密度高、具有良好的抗电弧侵蚀性能。

3 结语

综上，Ag具有优良的导电性和导热性，使其成为电触头材料发展不可缺少的原料，其是各种高低压开关、电器、仪器仪表、元器件的核心部件，被广泛应用于航空、航天、航海等军用和民用工业领域的各种交直流接触器、断路器、继电器、转换开关中，其性能直接决定整个电器的通断容量、使用寿命和运行可靠性等。目前如何节银以及新型材料的使用是国内外企业的研究重点。而无论如何发展，其耐电弧、抗熔焊、耐电气和机械磨损、耐腐蚀和既稳定又较低的接触电阻以及良好的加工性和可焊性等等都是电触头材料需考虑的关键技术。