为什么断路器和接触器的端子会变色？.docx
日常工作中，经常遇到客户反馈断路器、大电流接触器的端子，在现场使用或储存一段时间后会出现变黄变暗的现象，如图1所示，左边为全新光亮的端子，右 边为变黄发暗的端子。客户想知道产品运行时会不会有隐患，该如何解释这种现象。图1全新光亮端子（左）和发黄变暗端子（右）为了解答这些疑问，我们首先得从低压电器端子的镀层说起，在GB 14048.1-2012低压开关设备和控制设备 第1部分：总则的表2端子的温升极限中，可以看 到对于断路器、隔离开关、接触器等低压电器端子的表面处理方式，可以选择镀 银、镀锡、镀银或裸铜，而且不同镀层对应的温升极限允许值也不一样。例如镀银 端子的温升极限允许值是70K ,镀锡端子65K,裸铜端子60K。关于温升极限值的 解释和实际意义可以参考之前的文章：从温升的角度谈低压柜降容（一）：温升的 基本概念。表2端子的温升极限 （见 7. 2.2. 1 和 & 3. 3.3. 4）端子材料温升极限 K裸铜 棵黄铜 铜（或黄铜）镀锡 铜（或黄铜）镀银或镀银 其他金属60656570 ba在实际使用中外接存体不应显著:小于表9和衣】0规定的导体.否则会促使端子和电器内部部件温度较高.并 导致电器损坏。为此在未得到制造商同意的情况下不应采用这种导体。b温升极限是按使用经验或寿命试验来确定，但不应超过65 K0c产品标准对不同试验条件和小尺寸器件可以规定不同的温升值但不应超过本表规定的10 K。金属材料在空气中由于电化学腐蚀作用，在表面会形成各种金属氧化膜（如氧 化膜、硫化膜）。如果是在潮湿的空气中，在电解质的作用下，不同金属间发生的 电化学腐蚀也会在接触面形成锈蚀物，这些氧化膜和锈蚀物都是造成搭接面接触电 阻增大的原因。对于断路器、接触器等低压电器产品来说，金属的氧化物是主要成分，金属氧 化物多半是半导体，其电阻率很高，导致接触电阻增加、搭接面温升上升。常见的 几种金属氧化物的电阻率见下表4.3。表43金属瓶化物的电阻率金属氧化物AgQAg2sCuQCuOA12O3Ni()W2OrCdO电阻率/（。 m）1X10-410X1065X10*2X10&1X1O101X1061010-3从上表中我们可以看到，氧化银的电阻率相对于其他金属氧化层低很多，所以 在不含硫的环境中铜端子镀银可以保证很低的接触电阻。铜在温度40CTC以内会生 成氧化亚铜，其电阻率很高，如果是纯铜，在环温2（rc的时候其电阻率只有 0.0175*10八（-6） Q.mo所以对于裸铜端子或裸铜排，在与铜母排搭接前最好擦拭光亮，以清除表面的氧化层。由于裸铜容易随时间和温度的增加发生显著的劣变，所以对于低压断路器、接 触器等产品的接线端子，为了保证更低的接触电阻和保证接触电阻的稳定性，一般 采用铜端子镀银、镀锡或镀镖的方式。在GB/T 25840-2010规定电气设备部件（特别是接线端子）允许温升的导则中，举例说 明了裸铜、镀银铜、镀锡铜和镀银铜连接在接触压力10N和暴露在周围空气中1000h后的接触电阻值，结果如下表3 :材 料电 阻 mD裸铜20镀集铜35彼锡铜6.8镀银铜0.3表3铜与铜镀层的接触电阻对比从表3中可看出，铜镀锡或铜镀银优点明显，铜镀银更适用于铜镀银无法适用的环境（比 如含硫气体多的场合）。铜镀银适合于腐蚀气体或高温中的连接，经常用于发电站或铁路 运输设施。对于铜镀银，如果温升保持在规定极限内，其接触电阻和触头寿命与银触 头相当，但是由于银的氧化层很硬，所以铜镀银的螺钉紧固力矩值要提高。铜镀锡和 铝镀锡是优先用于低压的材料。锡的硬度低，具有低的接触电阻，但它不能用于经常 断开和接通的触头，这样会损害锡镀层。当锡的温度超过105应特别注意，特别是 当镀锡触头与镀银触头配对时，因为在此温度之上会出现蠕变现象。银是优良的镀层材料，除了在含硫环境不推荐使用外，在其他场合使用时其老 化速度缓慢，接触电阻稳定性高。银在空气中也不易氧化，但当大气中有臭氧存在 时，银的表面会生成氧化银，但其电阻率很低，氧化银易于清除，并且在20CTC时 会分解，对接触导电没有什么影响。但如果镀银端子暴露在含有硫化氢H2S的环境中,或即使H2S和S02的含量 极低的大气中，其表面容易生成硫化银Ag2S绝缘暗膜（见下表4 ）,硫化银电阻 率很大，室温下为10A510A10Q.m ,几乎相当于绝缘体，导电性能很差，容易引 起导通不可靠和连接处过热故障，所以在含硫环境中一般不使用镀银的端子，而是采用镀锡或镀镇端子。银H,S和亚硫蒸气AaSY 40 t s m 60/%Si，)<70，s= 0.121-“/aF)z>70 ：s= 3 750卢”"T1)在20匕时的饱 和潮湿空气中含 有2%体租的硫化氢Frischmeister 和 Drott»冶金学 报，第7卷 (1959 年 12 月), 第777页取决于亚琉蒸气的浓度 危险限值大约为1/10Y体 积）臭氧AgjO剩余层很薄（V1oA）,200 V 时分解，它的存在不影响接触<ioA大气 中忒Ag2 sT)5*埃 Q,f:小时， 丁开氏温度Go - 6 A）根据W. E. CampbeH,电接 做，第伍卷,1972年，第185贝不取决于湿度，但取决于空 气流通速度.相对于H：S 或SO”自由硫S的作用更 明显* 1A=1O-10 m表4 Ag在大气、臭氧、H2s和亚硫气体环境的氧化硫化硫化银Ag2S的的生成速度取决于环境的温度、涅度、含硫气体的浓度等因素。试验数据表明温度越高、湿度越大、含硫气体浓度越高，生成的硫化银厚度越厚，颜 色也越深。污水处理厂、火电厂等含硫气体多的场合，如果端子或铜排采用镀银工艺，长时间后端子或铜排表面会看到明显的变色。镀银端子表面的颜色深浅其实与硫化银Ag2S厚度有关，通过表5可以大致看出二者之间的关系，所以文章开头端子颜色发黄的真实原因是：端子的表面镀银，银 层与空气的含硫气体（即使是微量）长时间作用形成暗黄色的硫化银。表5 Ae2S表面膜的颜色与其厚度的关系颜色发亮的银层 « aa «* 略呈黑色红褐色紫褐色青 色银青色银青粉红色，- - 银青青紫色红紫色黑青色黑紫色厚 度（A） 一 05050 15015025025030030050050065065080080010001000120012001400大于1400镀银端子硫化变色之后会影响产品正常使用么？其实分两种情况，第一种情况，如果因为长 期储存导致端子表面形成了硫化层，那么在端子与铜排搭接之前，需要用擦银布擦拭端子表 面的氧化层和硫化层，再与铜排搭接，以保证低的接触电阻，避免温升过高。第二种情况, 全新的镀银端子与母排搭接完，在现场运行一段时间后，出现发黄变暗的现象，此时不用担 心搭接面存在硫化氧化，因为一旦螺栓紧固到位，实际上铜排与端子的搭接面上无硫 化氧化痕迹，所以不用担心接触电阻上升导致端子过热。虽然端子与铜排搭接的外侧 已经变色，但是搭接面仍然保持原有的光亮，且无过热的迹象。如果在现场看到断路器、接触器的端子运行很长一段时间后颜色几乎没有改变，需要首先确认下端子是不是镀锡或镀银，因为后两者的颜色几乎不会改变。
