电梯门锁用银触点电气寿命分析

吴益平

【摘要】电梯门锁是电梯最基本和最重要的安全回路。门锁的寿命有机械寿命和电气寿命，银触点电气寿命是整个门锁电气寿命的核心，通过对几种市场通用的不同银触点的电气寿命取证，从材质、结构形状、制造工艺、物理性能、工作状态等主要因素进行分析，结果表明：Ag99.99纯银材质触点的电气寿命在相同尺寸、电参数条件下最短;AgCdO5、AgCdO8、AgCdO10和AgCdO15位列第二;AgSnO2In2O3（12）的电气寿命次数最长;另外还得知了AgNi10，、AgNi15、AgNi20、AgNi30、AgNi40、AgNi45、AgNi50的银镍合金一类排第三。

【主题词】银触点;电气寿命;分析

前言：

电梯门锁的整体寿命包含机械寿命和电气寿命，而通常情况下按照产品技术要求，机械寿命的次数要求比电气寿命的次数要求要高出一倍以上，银触点是电气工程中广泛应用的基本零部件，电梯也不例外，其接触性能和寿命关乎到相关电器元件、电工产品和电子器件的质量与可靠性。本文探究分析不考虑机械寿命的情况，主要是针对电气寿命的分析，依据电气寿命是靠银触点之间的接触与断开来实现。通过材质、结构形状、制造工艺、物理性能、工作状态等主要因素进行分析，为以后电梯门锁银触点设计提供科学合理的参考借鉴，以避免类似电气寿命失效的再次发生。

一、材料分析

在电梯行业高速发展的时候，广泛应用的电梯门锁采用日本三菱形式，设计银触头的材料也是采用纯银Ag99.90，随着银价的逐步提升，加工工艺的进步，设计过程中逐步减少银触点上的银层厚度，现在随着合金材料的不断研发，合金材料在触点行业的使用也是越来越普遍。现有市场通用的电梯门锁的银触点接触面材质主要有以下几种：

1.纯银系列

主要以纯度作为区分标准，纯银含量99.90%以上的Ag99.90，纯银含量99.95%以上的Ag99.95，纯银含量99.99以上的Ag99.99。

2.银金属系列

AgNi系列（Ni含量在10%～50%），AgC系列（石墨含量在3%～15%）等

3.银氧化物系列

AgCdO系列（氧化镉含量在10%～15%），AgSnO2In2O3（日立平面开关上使用）等

二、结构分析

银触点的结构形状各种各样，以电梯行业最为普遍的三菱系统为例，一边银触点以片状呈现，一边银触点为球面呈现。我们银触点的分析描述动银触点，静银触点两个方面。

三、物理性能分析

本文通过对动银触点和静银触点以相同材料（Ag99.90，AgNi10，AgSnO2In2O3）作为对比分析。

1.电接触性能对比

从电接触性能对比来看，Ag99.90的电阻最小，代表前期接触效果最好，但是抗熔焊，耐电弧，抗转移的情况表明，容易黏连，容易产生电弧，使用后容易氧化，碳化。最关联电气寿命的因素是抗熔焊、耐电弧、抗转移的性能，从对比上看，AgSnO2In2O3作为电接触方面最优的选择。

2.力学性能对比

从物理力学性能状态初步分析，硬度的大小涉及到材料的耐磨特性，越软越容易磨损。断后伸长率代表了材料的韧性极强，不容易出现磨损状态下，材料丢失的情况。综合情况来分析，AgSnO2In2O3是属于三款材料中物理特性最好的材料，在电气寿命方面更加有优势。

四、制造工艺分析

动银触点是利用一条开好槽的铜带，放入相应尺寸的银带，通过轧制，退火，再轧制，再退火等工艺，形成满足相应整体厚度及银材厚度的片材，再利用冲压模将相应产品落料加工完成。

静银触点是将一卷铜线材，一卷银线材，利用专用的冲墩设备，分别剪取相应的铜料与银料放置在相应的冲墩模具位置，设备施加相应冲力，将两个材料冲墩到一起，形成模具所要的样子，再经过检验、挑选、清洗、干燥等工序，完成静银触点加工。

根据工艺过程对比，明显Ag99.90材料最容易获取，而价格来讲，Ag99.90和AgNi10和差异不大（AgNi10的镍含量只有10%，如果采用AgNi40可以有较大差异）。AgSnO2In2O3中的铟属于稀有元素，价格相对较高。从工艺角度对比过程来看，适用性较强的属于Ag99.90和AgNi10。

五、工作状态分析

Ag99.90这一类纯银触点，有良好的导热和导电性、化学稳定性及优异的接触电阻，因硬度不高，熔点较低，且在潮湿高温情况下易产生硫化现象，生产的硫化薄膜在触点通电接触高温后，会增大接触电阻。在工作时，银触点间接触，首先出现银层厚度较厚、接触面积较大的银触点。如果出现变形的情况，银触点的接触面积产生变化，会逐渐导致接触面积增加。

电梯门锁使用过过程中的额定电压为220V（市电波动控制在±10%范围内，理论分析按220V进行），额定电流为0.8A。电梯门锁运行使用是在电梯运行开关门的一瞬间进行工作，所有门锁触点都是常闭串联，正常情况下只有电梯门锁全部闭合的情况下，电梯材运行运行。此处需要考虑所有银触点常闭串联情况下，某些银触点氧化或表面接触不良的情况下，会出现电阻的变化，也会造成银触点熔融黏连的情况。

六、结论

通过对材质、结构形状、制造工艺、物理性能、工作状态等主要因素进行分析，不难看出：

①工艺过程对比展示了Ag99.90材料最容易获取的优势，并且其实用性也较强。而价格来讲，AgSnO2In2O3中的铟属于稀有元素，价格相对较高，对比之下，Ag99.90占据价格优势。

②从电接触性能对比结果显示，Ag99.90的电阻最小，但是其也存在一些缺点，Ag99.90容易黏连，容易产生电弧，使用后容易氧化，碳化。所以AgSnO2In2O3作为电接触方面产品选择其具备最优选择的优势。

③从物理性能状态初步综合情况分析可知，AgSnO2In2O3是属于三款材料中物理特性最好的材料，并且在电气寿命方面更加有优势。

④工作状态下材料对比分析可知，Ag99.90这一类纯银触点的优势非常明显，其具备有有良好的导热和导电性等性质。

參考文献：

[1] 王占，王召斌，韩春阳，李维燕，尚尚.银金属氧化物触点材料电接触退化参数比较试验研究.江苏科技大学学报（自然科学版），2020，34（2）：60～64

[2] 任万滨，韦健民.触头材料电接触性能的先进测评技术.电器与能效管理技术（检测与试验，电弧与电接触理论专辑），2020 （15）：79～84

[3]周勇， 银氧化镉材料. 浙江省，乐清市长虹电工合金材料有限公司，2014-11-30.

宁波力隆机电股份有限公司 315806