[發明專利]基于掃描電鏡和能譜分析的電觸頭材料電弧侵蝕程度測試

在審

• 申請號: 201410449237.8
• 申請日: 2014-09-04
• 公開（公告）號: CN104198258A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 王珩;李素華;劉立強;翁桅;柏小平;林萬煥
• 申請（專利權）人: 福達合金材料股份有限公司
• 主分類號: G01N1/32
• 分類號: G01N1/32;G01N23/203
• 代理公司: 溫州甌越專利代理有限公司 33211
• 代理人: 陳加利

技術領域

本發明屬于材料檢測領域，具體是指一種基于掃描電鏡和能譜分析的鉚釘型電觸頭材料電弧侵蝕程度測試方法。

背景技術

電弧侵蝕是指觸頭在分斷或閉合電路的過程中，由于機械的撞擊和摩擦、化學的腐蝕以及電弧與火花的燒蝕，造成觸頭金屬損失或材料轉移的現象。其后果是觸頭表面凹凸不平、觸頭減薄，導致觸頭壓力、接觸電阻、觸頭?超程、開距等參數發生變化，嚴重時造成觸頭無法正常工作。因此，研究電弧侵蝕對提高觸頭壽命和工作可靠性具有重要意義。

鉚釘型電觸頭材料是電觸頭材料中用途很廣的一種具體觸頭類型，其在使用過程中所發生的電弧侵蝕并對同時伴隨著各種物理化學變化，這些變化肯定會帶來觸頭材料成分的變化，即元素的組成及含量的變化。目前一般的測試方法只是通過金相顯微鏡或掃描電鏡進行簡單拍照，而無法測定該觸頭材料內部元素的遷移和分布情況，如此，就對電弧侵蝕后的材料研究產生了局限性。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術存在的缺點和不足，而提供一種基于掃描電鏡和能譜分析的電觸頭材料電弧侵蝕程度測試方法，通過該方法能同時獲得該電觸頭材料的表面情況以及其內部的組分狀態。

為實現上述目的，本發明的技術方案是將通過電弧侵蝕后電觸頭沿垂直于工作面剖開，制備金相試樣后置于掃描電鏡樣品臺，掃描電鏡以背散射模式觀察得到電弧侵蝕直徑D和電弧侵蝕深度H，以表達式為D²·H來數值化標準鉚釘型電觸頭材料電弧侵蝕程度，然后對金相試樣進行能譜分析，該能譜分析以背散射模式進行，定性和定量分析金相試樣的組分分布。

進一步設置是剖開電觸頭材料的距離為工作面邊緣到中心1/3-1/2處。

進一步設置是制備金相試樣是通過金相試樣鑲嵌成型在鑲嵌機上進行，使用熱固性膠木粉作為鑲嵌材料，剖開后鉚釘置于鑲嵌機中，加入膠木粉超過試樣高度，在0.1MPa-1.0MPa加熱至130-180℃保溫10-30分鐘即可成型。

進一步設置是金相試樣成型后用手工在砂紙上磨制，之后在預磨機上磨制，最后在拋光機上拋光，使用氧化鋁作為拋光粉，其粒度為1-5μm。

進一步設置是掃描電鏡觀察使用背散射觀察模式。

進一步設置是所述的電觸頭為鉚釘型電觸頭，其工作面直徑為2-25mm，高度為2-15mm。

本發明所提出的電弧侵蝕程度是通過三維狀態來對鉚釘型電觸頭材料電弧侵蝕進行描述，而目前的一般方法最多只能是二維描述。

本發明是在制作完金相試樣后使用掃描電鏡背散射模式(BEI)對電弧侵蝕后觸頭材料進行拍照，所獲得照片可以清晰的看到材料侵蝕的寬度和深度，便于測量；同時還可以清晰的看到元素分布，可以定性分析某些區域存在何種元素，之后能譜分析就可以將定性和定量數據量化。

本發明提出了一種基于掃描電鏡和能譜分析鉚釘型電觸頭材料電弧侵蝕程度的測試方法，改進了當前使用掃描電鏡一般的照相方法，利用制備金相試樣可以得到電弧侵蝕深度及元素遷移情況，同時也能對各種鉚釘型電觸頭材料電弧侵蝕過程進行歸納總結，給低壓電器行業發展提供技術支持。

鉚釘型電觸頭材料電弧侵蝕的表征，其實質是形貌特征的表征，總體來說，形貌特征是鉚釘型觸頭材料表面動力學特性與電弧相互作用的結果，又反過來影響電弧的進一步侵蝕程度。所以，使用某種動力學特性來說明何種形貌特征是很困難的，但就侵蝕表面特征而言，則可以分析得出某種因素所起作用的程度。鉚釘型電觸頭材料電弧侵蝕過程中，在電流作用下觸頭表面會發生液滴噴濺，觸頭再經過多次分斷操作后表面形貌會有不用的特征。觸頭閉合壓力和電弧對觸頭材料力的作用是引起觸頭形貌改變的主要因素。動觸頭以一定加速度撞擊靜觸頭，一方面重復作用的沖擊壓力可引起觸頭材料局部區域的機械疲勞，特別是在晶界和相界等結合力較弱的區域，容易產生裂紋；另一方面，觸頭表面因上次電弧作用形成較小的凹坑在沖擊力作用下產生塑性變形，引起少部分材料因脆性而脫離觸頭本體，凹坑程度加大，這也是電弧對觸頭材料侵蝕最主要的方式。隨著電弧侵蝕程度的增加，凹坑程度逐漸增大，形狀介于圓柱形與圓錐形之間，圓柱形及圓錐形體積取決于直徑D、高度H和常數π，因此可以借助于圓柱形與圓錐形體積公式來表征鉚釘型電觸頭材料電弧侵蝕程度，常數π忽略不計直接使用D²·H即可。

下面結合說明書附圖和具體實施方式對本發明做進一步介紹。

附圖說明

圖1為鉚釘型AgSnO₂電觸頭材料電弧侵蝕程度照片。