触头材料现状及发展趋势

触头材料现状及发展趋势电工，电气，电子，通讯，航天，军工近年来上海浙江及国内外电触头材料研制历史、现状、存在的主要问题以及发展趋势；当今国际上先进的工艺：雾化法、纤维强化法、包覆法、纳米技术以及环保型触头材料的研究。电触头材料制造工艺有两大类：1）合金熔炼内氧化；2）粉末冶金。根据制造工艺其产品也可以分为内氧化触头和粉末冶金触头两大系列。由于接触器、继电器等操作频繁的电器要求触头耐电磨损既电寿命长，一般采用熔炼内氧化产品；而承担分断大电流的开关，则要求触头有高的抗熔焊特性，一般采用粉末冶金产品。电器开关功能、电流等级等要求不同，而选用的材料也不同。另外，选用非对称配对能提高材料的使用寿命。随着现代工业的高速发展，控制电器工业化、智能化水平越来越高；高压输变电网络负荷日益增加、低压配电系统和控制系统不断发展以及电子工业产品的更新换代。电器产品向大容量、小体积方向发展，随之对电器产品的心脏元件——电触头材料提出了更高的要求，要求材料在极大的电弧热和焦耳热的情况下，不发生熔焊，机械磨损及耐电磨损性能好；在分断过程中产生的金属飞溅不宜过多，燃弧时间不宜太长；在直流使用环境下，抗熔焊性好，接触电阻低而稳定。电触头在电器中承担接通、承载和分断正常电流和故障电流的功能，故要求其接触电阻低、动作可靠、寿命长等等。由于电器使用条件差别很大，因此，对触头材料提出多种多样的性能要求。但对各种性能要求，没有一种触头材料能完全满足，故必须根据各种材料的不同特点加以选用。据有关资料报道，国外从上世纪二三十年代开始研究并制造电触头材料及电接触元件。目前，国际上主要生产触头材料的国家有美国、德国、法国、英国、日本、奥地利，制造技术都比较先进。目前，产品有AgCdO、AgZnO、AgSnO、AgCuO、AgPt、AgCu、、、、、AgNi、、、、、等十几大类，几十种产品。上海从解放初期受美商GE爱迪生电器公司电器产品在国内的使用，也开始研究并制造、触头。是我国最早研究生产电触头的地区。目前，上海从事电触头研究生产有一所大学、一家研究所、十六家生产企业。产品种类除外，基本与国外相同。2008年产值16亿元。行业现状目前，上海地区研究生产电触头材料的单位主要有：上海电器科学研究所合金分所、上海人民电器总厂触头分厂（原合金材料总厂）、上海肖泾合金有限公司、上海金茂实业公司电器触头厂、上海中希电工合金有限公司、上海康航公司、上海海峰电工合金厂，温州仁荣合金有限公司等；现有职工总数约10000余人，工业产值：2008年160000万元，有大型水雾化装置3台，600t以上的热挤压机13台，冷等静压机33台，各种型号的混粉机10余台，6.3t~200t的油压机50余台，单面、双复压制自动压机20余台，烧结炉60余台，各种型号铆钉机（包括双复、三复）240余台，年生产能力约1500t。上海大学材料学院正在研发触头材料新工艺。上海电器科学研究所合金分所经过30年的研究、开发，产品已应用于低压电器、船用电器、汽车电器、机车电器、信号电器及家用电器。触头产品的品种有：①熔炼内氧化系列：银氧化镉、银氧化锌、银氧化锡；银氧化铜②粉末冶金系列：银钨、银碳化钨、银碳化钨石墨、银石墨、银镍、银氧化锡、银氧化镉、银氧化锌、银镍石墨、铜钨、铜碳化钨、铜石墨③线材：银氧化锡（8%~12%）、银氧化锌（8%~10%）、银氧化镉（8%~12%）、银镍（10%~30%）、银铬、银铜、银石墨（10%）；④铆钉：整体、复合、无脚铆钉及特殊形状铆钉。因此，其品种已基本与国外大公司相同，产品性能已接近或达到国外先进水平，研发程度与国外同步，同时，已建立了中试生产基地，年生产能力约50t。但工业化生产装备与国外有一定差距。现有630t热挤压机、冷等静压机各1台，10kg、20kg、50kg真空熔炼炉各1台，30kg高频熔炼炉2台、500kg中频熔炼炉两台，500kg、750kg锻造设备各1套，热、冷轧机7台、各种吨位冲床6台、内氧化炉15台、月产500kg制粉装置1套、各种型号混粉机5台、粉末自动压机6台、各种吨位压机12台、烧结炉8台、拉丝机5台、铆钉成型机3台以及模具加工设备。上海人民电器总厂触头分厂于1981年进口美国西屋公司的烧结炉、覆带式烧结炉及生产技术；从日本中外电气工业株式会社引进生产银基复合触头的全部技术和关键设备，能批量生产各种触头材料，产品有熔炼内氧化、粉末冶金、铆钉型三大系列，年生产能力约300t。上海肖泾合金有限公司（原上海肖泾无线电元件厂）于2002年改制为股份制企业。主要产品有粉末冶金、铆钉型两大系列，年生产能力约200t。上海中希电工合金有限公司（原上海天马贵金属复合材料厂）是一家民营股份制企业，主要产品有银合金线材、铆钉型触头、焊料，年生产能力约300t。温州仁荣合金有限公司（原乐清市仁荣金属材料有限公司）引进国际先进的复合生产线专注于贵金属复合材料，电工合金电触头材料，银铜复合带材带材冲压件等产品，年生产能力约100t。上海地区触头材料生产技术、质量水平在国内处于领先，能满足国内电器行业及新产品开发对触头处理的需求。随着我国市场经济改革不断深化，以及中国加入WTO以来，上海的电器行业受到国内外同行的抢滩，引发产品价格战，许多中、低档产品供大于求，导致国营企业的资金周转困难，拖欠款严重，上海制造的产品明显萎缩，生产大幅度下降。由于种种原因，许多企业都不景气。上海地区的触头材料生产厂家也不例外，近年，年实际生产量约60t，应收货款3000多万元，严重影响企业的发展。面对困难，一些企业强化内部管理，特别近几年，企业对产品质量引起很大重视，纷纷建立一套质量管理体系，对产品进行结构调整，对技术人员、操作工人进行业务知识、操作技能培训，大力提高企业人员素质，抓紧开发适合市场需求的新产品、工艺，为企业度过难关作出了艰苦的努力。国内行业现状目前，我国触头材料行业有4~5所大学开始研究新产品、新工艺：有3个从事研发、中试生产的研究所、1家独资企业、有一定生产规模的企业约50家，这些企业主要集中在华东、华南地区。近几年来，一些国营企业在经济市场的大浪中被淘汰出局，由于种种原因相继倒闭，转制，兼并，而民营企业像雨后春笋般不断发展、壮大。这几年，受我国城乡电网改造的拉动，电器开关供不应求，相关的触头产量大幅度增加。现有职工人总数2万余人，固定资产12.5亿元，生产高、低压触头产品480t以上，工业总产值约50亿，销售额40亿，其中有几家的产品外销。电工合金行业技术创新将更为活跃，绝缘材料市场需求仍将保持稳定增幅一、市场需求仍持续强劲，但需求差异化将更为显著基于我国发电输变电、加工制造、汽车制造和房地产等产业的发展，电工合金行业产品的需求仍然保持旺盛。据2008年的统计数据，工业总产值和销售收入增幅仍保持在30%以上，2005年受欧盟《关于在电子电气设备中限制使用某些有害物质旨令》的影响将日益显著，低压电触头材料增幅低于2003年和2004年，但全行业增幅变化不会太大，略低于2004年，约为30%。由于受“欧盟指令”的影响，目前电工合金行业仍以银氧化镉系电触头材料为主（占60%）的电触头材料市场将出现明显的需求差异：外资、合资以及产品外销量较大的电器企业率先寻求替代含有害物质镉的银氧化镉的新型电触头材料，市场竞争的焦点转向替代品的研发和先进生产技术的竞争。然而，不含有害物质的银氧化锡系电触头材料的生产和应用在欧洲已较为成熟，已广泛应用于接触器、断路器和继电器等电器开关中。因此，电触头材料生产企业将面临国外同行先进企业参与国内电触头材料市场竞争的严峻挑战。二、市场需求的变化，加速技术创新与应用进程由于“欧盟指令”实施期限的临近，电触头材料生产企业当务之急是加速银氧化镉系电触头产品的替代品（如银氧化锡、银氧化锌等）的研发；替代品生产技术（如超细晶粒金属氧化物制造技术、电触头材料制造和后加工技术及表面处理技术等关键、重要技术）的开发；替代品的应用试验与研究；替代品的产品标准和检测方法的研究。2005年是电工合金行业技术创新或技术进步空前快速的一年。然而，我国的银氧化锡系电触头材料的研发、生产和应用都还处于初级发展阶段，要在短期内赶上国外先进企业的水平，我们的任务还很艰巨。三、电触头产品结构将有重大调整，专业化水平将上新台阶行业银氧化锡等新型电触头替代银氧经镉触头达到一定的比例，对于外资、合资以及产品外销量较大的电器产品可望超过50%，行业产品结构出现重大调整。在产品结构调整过程中，电触头材料的生产技术及其专业化程度将上一个新台阶。行业企业的竞争将出现优胜劣汰、重新“洗牌”的新局面。围绕国家重点支柱产业，今后将发展多系列、高性能电工合金产品。电触头材料将越来越多地采用自动化生产线，进一步向元件化方向发展，开发先进、实用、高效的专用工装设备，提高产品的可靠性、稳定性、耐腐蚀等性能。在真空触头方面发展高电压、大电流、低截流水平的产品。永磁材料则进一步发展高性能铝镍钴产品、Y35铁氧体以及具有高性能、低温度系数、抗氧化腐蚀的钕铁硼、钐钴等系列产品。开发抗氧化性稳定的、具有高膨胀和低膨胀组合层的高温热双金属、超高电阻、电热合金等新型材料品种。随着我国市场经济体制的确立和改革开放的深入进行，最近国家已决定从2000年起放开国内白银市场，转而采取鼓励银产品出口的政策，这将为国内银基触头材料生产企业带来新的挑战，使竞争更加激烈，国内企业要在外资企业的挑战中发展、壮大自己，将会经历一场艰苦的生存竞争。但同时也打开了银基触头出口国外的大门。这将使国内电工合金行业的竞争趋向国际化，带来新的竞争特点和发展机遇。制造高质量的电工合金不但有助于制造品质优良的电工产品，而且可大大节约能源和原材料。所以电工合金的品种、质量、工艺技术水平已成为电机、电器等工业产品水平的标志之一。触头产品国外市场需求量之大，前景广阔。主要原因是国外要求铁氧体性能高，而国内目前只能大量生产中、低档产品；铝镍钴国外性能要求高，异型且批量大，国内由于工艺装备的限制，目前出口量还不大；钕铁硼出口国外市场的前景最好。目前国外原材料市场已开始短缺，是我们抓住机遇、占领市场的好时机，抓住当前国外企业想挤进中国市场的时机，与国外先进企业联合，借助其技术力量发展壮大自己，在国内外市场竞争中取得自己应有的地位。