为什么断路器和接触器的端子会变色?

来源：低压电器杂谈•作者：•2023-07-18 10:18

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、镀镍或裸铜，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。

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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。

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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400℃以内会生成氧化亚铜，其电阻率很高，如果是纯铜，在环温20℃的时候其电阻率只有0.0175*10^(-6) Ω.m。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。

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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、镀锡或镀镍的方式。

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、镀镍铜、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：

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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，铜镀镍更适用于铜镀银无法适用的环境（比如含硫气体多的场合）。

铜镀镍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。对于铜镀镍，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，但是由于镍的氧化层很硬，所以铜镀镍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200℃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SO2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10^5~10^10Ω.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，而是采用镀锡或镀镍端子。

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