铁路继电器触点表面形貌及失效机理分析

作者：李文华; 李爽; 卢文将; 赵月山

来源：表面技术, 2018, 47(08): 236-243.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.08.032

• 铁路继电器
• 表面形貌
• 表面元素
• 粗糙度参数
• 失效机理分析
• 材料转移

目的深入研究铁路继电器触点的失效机理。方法在直流条件下进行铁路继电器电寿命试验,自动识别静触点表面与动触点的接触区域。利用三维形貌扫描仪和扫描电镜扫描触点,选定平面基准面,计算触点表面粗糙度参数,分析触点表面形貌变化。对触点烧蚀后的表面进行元素分析,研究触点表面的微观组织结构和失效机理。结果 Sa/Sq的值小于0.8表示随机性较强的表面,Sa/Sq(静)=0.246<Sa/Sq(动)=0.291,即继电器触点在额定运行后,表面凹凸形貌均具有很强的随机性,静触点表面的随机性明显强于动触点。分析继电器动、静触点起伏变化(Sp+Sv),静触点为109.786,远大于动触点26.08,表明静触点的起伏变化明显,幅度较大,动触点幅度变化较小,相对平坦。继电器表面基本以Ag和Cd元素为主,Cd含量变化平稳,在明显裂缝处含量极低。相对于动触点,静触点表面凹坑和龟裂状裂纹清晰可见,腐蚀严重。裂缝凹坑区域和凹坑边缘区域Ag和Cd的原子百分比约为2∶1,磨损颗粒区域Ag和Cd的原子百分比约为0.5∶1。相对平坦区域腐蚀程度很浅,Ag和Cd的原子百分比约为5∶1。触点阴极,即静触点表面,存在反应Cd+2OH-→Cd(OH)2+2e,部分Ag被磨损,附着在动触点凸起表面。另一部分Ag进行反应Ag++Cl-→Ag Cl,绝大多数Ag进行了Ag+O→Ag2O反应。结论归纳出了表面形貌和失效之间的联系,动触点表面有微小颗粒沉积,表面高度变化区域性明显。静触点表面凹凸裂痕分界清晰,表面高度变化呈现横向规律性。触点在裂缝凹坑和凹坑边缘区域元素腐蚀情况相当,磨损颗粒区域存在一部分材料从阴极转移到阳极,相对平坦区域存在一部分材料从阳极转移到阴极。

• 出版日期2018
• 单位河北工业大学