2020年中國電接觸材料市場應用規模分析及投資戰略預測咨詢
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電接觸材料作為電工合金材料的主要分支,是在開關電器中承擔“接通-傳導-切斷”電流以及信號產生和傳輸的功能載體的一種功能復合材料。無論是1000kV?的高壓輸變電設備、6300A?的低壓配電設備,還是傳遞幾個毫安甚至“干電流”的鍵盤,電子線路板上的信號繼電器,控制電動機運轉的接觸器,樓宇配電箱中的小開關,家電、通訊設備、辦公設備、汽車和電動工具的控制開關等,都必須使用電接觸材料。通常電器開關中大部分元器件的功能,都是服務于保持或驅動它處于某種運動狀態。不同的開關電器對電接觸材料提出不同的要求,為此,?人們已開發出各種不同類型的電接觸材料,?以適應在各種工況條件下的使用。
相對于單個電器產品乃至成套的電氣控制裝置來說,?電接觸材料的自身價值和重量并不顯著,但電接觸材料的性能優劣,在很大程度上影響了電子電器產品的質量、性能、使用壽命與技術水平。因此,電接觸材料的研究、開發和生產,對促進相關工業的發展起著重要的推動作用。目前,點接觸材料主要應用于汽車繼電器、通訊繼電器、工業繼電器、電力繼電器、家用繼電器、信號繼電器、微動開關、汽車、電子線路板、自控裝置、智能電表、家用電氣、鐵路信號系統、電動工具、接觸器、溫控開關、微型斷路器、塑殼斷路器、墻壁開關、傳感器、電機控制、家用電器、樓宇配電、低壓配電系統、汽車智能裝備等。
觸頭品種 | 性能特點 | 用途 |
銀氧化鎘 | 具有良好的耐電磨損,?抗熔焊性和導電性、導熱性,接觸電阻小而穩定。由于材料的硬度高而提高了機械耐磨損性,?銀氧化鎘電觸頭在通過短路電流時抗熔焊能力強,觸頭制備工藝對其性能影響很大。粉末冶金工藝制備的觸頭有較好的抗熔焊性,?但耐磨性能差,合金內氧化法觸頭的耐電損蝕性好,但抗熔焊性略低,?近年發展的粉末燒結擠壓法工藝改善了氧化鎘在銀基體中的分布形態,?使觸頭的綜合性能得以提高,?但銀氧化鎘最大的缺點是鎘對人體有危害,污染環境 | 應用于各種電流等級的接觸器、單極塑殼斷路器、漏電斷路器、直流快速斷路器、?凸輪開關、?汽車接觸器、汽車保護開關、光控開關、室內恒溫器、微型開關盒斷流容量大的繼電器以及航空工業用的各種開關 |
銀氧化銅 銀氧化鋅 銀氧化錫 | 氧化物含量一般在?5%—12%范圍。與銀氧化鎘相比,這些材料不含有毒金屬鎘,其中的金屬氧化物熱穩定性高,具有良好的導電性和導熱性,在通斷過程中對電弧有很高的耐熱、耐電弧侵蝕及抗熔焊性能,從而保證了電器運行的可靠性,提高了使用壽命。近年來銀氧化錫發展得較快,甚至在一些電器開關的設計中不必做大的改變,?就可以直接用銀氧化錫取代銀氧化鎘,其使用范圍為?10—1000A,在許多性能上接近甚至優于銀氧化鎘 | 繼電器、接觸器、低壓斷路器、?限流開關、?電機保護器、微型開關、儀器儀表、家用電器、汽車電器(燈開關、起動電機等負載)、漏電保護開關等 |
銀鎳 | 導電導熱性好,接觸電阻低而穩定,電損蝕小而均勻,直流條件下產生較少的平面狀材料遷移。該材料通斷時由于氧化物的生成而使接觸電阻增高,?對硫敏感,大電流下抗熔焊性能差。常與銀石墨配對使用。通過采用粉末燒結、擠壓工藝,可使觸頭性能改善。在銀鎳中添加少量石墨,可得到性能更好的復合材料 | 低壓中小電流等級接觸器、斷路器、精密儀表、繼電器等 |
銀石墨 | 導電性好,接觸電阻低,抗熔焊性高,在短路電流下也不會熔焊,滑動性能好。但電損蝕大,滅弧性能較差,在電弧的較長時間作用下,燒損劇烈,使滅弧罩積炭、脆弱和較難焊接 | 作為弧觸頭最大的應用領域有低壓斷路器、線路保護開關、故障電流保護開關以及滑動電刷、鐵道信號繼電器等 |
銀鐵 | 具有良好的導電、導熱、耐電損蝕及加工性能,壽命高于純銀觸頭。抗熔焊性能較差,易受大氣侵蝕而形成銹斑 | 廣泛應用于中、小電流等級的交流接觸器上 |
銀鎢 銀碳化鎢 | 銀鎢燒結材料將銀的高電導率、熱導率與高熔點金屬鎢的高硬度、抗熔焊、材料轉移小、高耐燒損結合為一體。銀鎢觸頭在工作電流下于空氣中頻繁通斷會在觸頭表面上生成混合氧化物,?從而形成可使接觸電阻升高的表面膜。銀碳化鎢的接觸電阻比銀鎢穩定,?耐電弧作用好,?因而燒損少,?熔焊傾向小,可與銀鎳配對使用 | 低壓斷路器、高壓斷路器及保護開關等 |
銅鎢 銅碳化鎢 | 性能與銀鎢相比,在油中不氧化,熱容量大,耐電弧侵蝕和抗熔焊性能好,切削加工性好。但比銀鎢更易氧化,使接觸電阻迅速增大。在空氣中通斷時只能在沒有持續電流通過,?而只須經受開關電弧作用的場合或受機械應力作用極強的場合;?銅碳化鎢由良導金屬銅與特別堅硬而又抗熔焊的碳化鎢構成,耐電弧作用好、燒損少 | 用作高壓斷路器及中、高壓負荷開關盒斷路器的弧觸頭以及油斷路器的主觸頭 |
銅石墨 | 機械強度比銀石墨高,價格較低,比銀石墨易氧化 | 用作隔離開關自潤滑抗短路的滑動觸頭和負荷開關的換向觸頭 |
電接觸材料在開閉過程中產生的現象極其復雜,影響因素較多,理想的電接觸材料必須具備良好的物理性能、機械性能、電接觸性能、化學性能、加工制造性能。隨著工業化的快速發展及電力系統和電子產品的更新換代,對電接觸材料的研究開發提出了更高的要求。世界各先進工業國家如美、俄、德、日、法、英和東歐等十分重視電接觸材料的研究。電接觸材料在電子電器等產品中的主要性能要求如下:
性能 | 具體要求 |
物理性能 | 低的電阻率和蒸汽壓,高的熱導率、熔點、沸點、熔化熱和升華熱,并且熱穩定性,熱容量大,電子逸出功高,以保證起弧電壓高和起弧電流高 |
機械性能 | 室溫及高溫強度高、硬度高,并且塑性與韌性好 |
電接觸性能 | 耐電弧燒損,接觸電阻低而穩定,熔焊及金屬轉移的傾向小 |
化學性能 | 對較寬范圍的不同介質有良好的耐蝕性能,在大氣中不易氧化、碳化、硫化及形成不易導電的化合物或鹽渣膜層;電化學電位高,耐化學腐蝕和氣體溶解的傾向小 |
加工制造性能 | 要求易被焊接,采用釬焊或用其他方法固定到觸座、觸橋上 |
電接觸材料的分類:電接觸材料可以按照幾種標準進行分類,一般分類如下:分類一:按照主要導電組元的不同,電接觸材料大致可分為銀基觸頭材料、銅基觸頭材料、其他金屬與貴金屬基復層觸頭材料等三類。由于銀(Ag)具有低熔點、易加工、抗氧化性強、導電導熱性能好的特性,因此在大氣環境下服役的觸頭材料主要為銀基觸頭材料。
按照應用領域的不同,電接觸材料可分為:
參數 | 應用領域 | 用途 | 備注 |
電流 | 電壓 |
輕負載電觸頭 | <60A | <24V | 信號繼電器、微動開關 | 主要為銀基觸頭材料與其?他貴金屬基的復層觸頭 |
低壓電器用電觸頭 | 6A-6300A | <1200V | 空氣式斷路器、接觸?器、繼電器、?微動開關 | 主要為銀基觸頭材料 |
中高壓電器用電觸頭 | 100A-3200A | >1200V | 油浸式斷路器、?硫斷路器等?六氟化 | 主要為銅基復合觸頭材料 |
真空電器用電觸頭 | 6A-3200A | — | 真空斷路器、接觸器、?負荷開關、繼電器 | 主要為銅基復合觸頭材料 |
按照制備工藝的不同,電接觸材料大致可分為:合金內氧化、粉末預氧化、壓制-燒結、壓制-熔滲、燒結-擠壓等電接觸材料的主要生產路線,以及冷鐓復合、溫鐓復合、熱軋復合、冷軋復合、固相擴散、電子束焊接等復層電接觸材料的主要生產路線,其他有利于提高電接觸材料性能的新型工藝(如離子注入、電弧熔煉、電火花燒結)也有不同程度的使用。
根據《GB?2900.04—2008?電工術語?電工合金》對電接觸材料的分類,結合產品物理結構,電接觸材料可分為觸頭材料、復層觸頭、觸頭元件。
行業產量:據中金企信國際咨詢公布的《2020-2026年中國電接觸材料市場競爭策略及投資可行性研究報告》統計數據顯示:2018年中國萬能式斷路器產量為145萬臺,同比增長7.4%,預計到2020年中國萬能式斷路器產量約168萬臺。
2013-2020年中國萬能式斷路器行業產量現狀及預測
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數據統計:中金企信國際咨詢
據中金企信國際咨詢統計,2018年中國小型斷路器產量為14.3億級,同比增長8.3%。預計到2020年中國小型斷路器產量約16.6億級。
2013-2020年中國小型斷路器行業產量現狀及預測
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數據統計:中金企信國際咨詢
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據中金企信國際咨詢統計,2018年中國按比例折算低壓電接觸材料產量為39.5億級,同比增長7.9%,預計到2020年中國按比例折算低壓電接觸材料產量約46億級。
2013-2020年中國按比例算低壓電接觸材料產量現狀及預測
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數據統計:中金企信國際咨詢
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產業發展前景:電接觸材料目前主要下游企業所處行業為高壓電器行業、低壓電器行業及電子信息制造業,三大領域的紅利將在“十三五”期間逐漸釋放。
高壓電器方面,2015年8月國家能源局印發了《配電網建設改造行動計劃(2015-2020年)》,2015-2020年,配電網建設改造投資不低于2萬億元,其中2015年配電網投資不低于3000億元,相較2014年同比增長76%以上;“十三五”期間累計投資不低于1.7萬億元。
低壓電器方面,未來幾年,受益于低壓電器在電力工程中輸配電領域中需求的持續增長,電接觸材料行業將在“十三五”期間保持穩步增長;家電、辦公設備、汽車等行業的穩步增長,為電接觸材料行業的持續增長提供有力保障;此外,電接觸材料在航空、軍工等新興領域的持續拓展,為整個電接觸材料行業的持續發展提供新的驅動力。
電子信息制造方面,借鑒“德國工業4.0計劃”,國務院于2015年5月公布的《中國制造2025》進一步強化了高端制造業的國家戰略方向,提出“加快推動新一代信息技術與制造技術融合發展,把智能制造作為兩化深度融合的主攻方向;著力發展智能裝備和智能產品,推進生產過程智能化,培育新型生產方式,全面提升企業研發、生產、管理和服務的智能化水平”。電接觸材料是電器電子產品中的關鍵接觸元件,是智能裝備和智能產品在各種電力環境下高效穩定運轉的重要保障。因此,“中國制造2025”戰略的實施與推進為電接觸材料行業轉型發展提供了良好契機。