為減少燃料的使用，增加人員乘坐的安全性和舒適性，車上所需電子裝置和控制裝置越來越多，這些電子裝置和控制裝置大都使用機電式的繼電器接通、斷開和轉換負載。因而機電式的繼電器在汽車上的作用越來越重要。如果在整車設計時選擇的繼電器不當，將會帶來很大的問題：如繼電器的早期失效增多，帶來大量的售後維修工作，嚴重的可能對駕乘人員的安全造成危害。

據統計，繼電器失效有60%是由於觸點失效引起的，需要引起高度重視的是其中由於觸點材料選擇不當而造成的繼電器失效比例約佔其中50%。本文將分析汽車上典型負載的特點，比較不同型別的汽車電氣負載，選擇不同的繼電器觸點材料與其相對應。並通過實驗結果說明該如何選擇合適繼電器觸點材料。

汽車負載種類

汽車上負載種類比較多，如大燈負載，車內照明燈負載，轉向燈負載，車窗升降負載，空調負載、後窗加熱負載、點菸器負載，雨刮器負載，油泵負載等。

以上的負載根據其負載特性，不考慮特別的情況，大致可以歸類為三大類，分別為燈負載，電機負載和阻性負載，各大類負載的特點同中有異，如燈負載中有閃光燈、照明燈、大燈等負載，閃光燈的負載和照明燈、大燈的負載有很大的不同，電機負載中比較特殊的是控制正反轉的電機負載，如自動車窗等負載，正反轉的電機負載帶有反向的衝擊電流，在繼電器觸點材料選用上需要特別注意。

各種大類負載的的效能，用示波器上可以看出其負載的特點。

a、燈負載

圖1 燈負載

圖1所示的是典型的燈負載的波型圖，燈負載的特點在燈剛接通時有一個比較大的衝擊電流，之後電流趨於穩定，圖1所示的一個所測量的型的燈負載的波型圖，汽車上的大燈負載，兩隻55W大燈，穩態電流為10A，衝擊電流達到55A，有這樣的波形是因為當燈絲第一次通電時，由於燈絲處於冷態，電阻比較小，當通電一段時間，燈絲被加熱，燈絲的電阻變大，其通過的電流變小。

b、感性負載

圖2 電機負載電流波形

圖2所示的是典型的電機負載的電流波型圖，電機負載的特點在電機剛開始動作時有一個比較大的衝擊電流，之後電流趨於穩定，這是因為當電機的轉子剛開始動作時，電機還沒有產生反電動勢，所以有比較高的衝擊電流。

當動作一段時間後，反電動勢逐漸增大，使負載的電流逐漸下降，當到達一定時間後就趨於穩定，從電流波形上看電機負載的電流波型圖與燈負載的波形圖有點一致，但實際上差別比較大，燈負載在第一次通電的瞬間通常有一個比較大的瞬間電流，最高可達穩態電流的15倍左右。

由於時間很短,必須選擇合適的示波器量程才能看出來,這種負載對繼電器觸點比較嚴酷,通常在接觸的瞬間發生觸點粘接的現象,對繼電器的觸點材料要求比較特殊, 電機負載的峰值比較固定,和穩態電流的倍數比值和燈負載比通常較低。

c、阻性負載

阻性負載的電流波型圖比較簡單，就是一條直線，電流始終處於穩定的狀態，在對繼電器觸點的考驗方面，由於負載沒有衝擊電流，因此觸點材料的轉移比較小，觸點始終處於相同的電流作用下，觸點電阻間發熱相對比較嚴重，因此觸點材料本身的接觸電阻要比較低。

適用於汽車繼電器的觸點材料效能

根據汽車上負載的特點和型別，用於汽車繼電器中的觸點材料必須具有以下的特點：

(1) 良好的導電性和導熱性。這是對觸點材料的基本要求，材料本身要具有低而穩定的電阻，同時在工作一段時間後，要保證接觸電阻不會急劇增大，溫度不會升高太多。

(2) 耐電磨損。承受的電流密度較大，觸點材料必須要能經受強電弧的侵蝕，保證有足夠的使用壽命。

(3) 抗熔焊能力強。在汽車繼電器使用過程中，如燈負載和電機負載等往往還存在著大的浪湧電流，極易造成觸點熔焊或劇烈燒損，觸點材料在選擇材料成分和結構時要充分考慮到這一點。

(4) 良好的機械加工性。觸點材料要加工成各種形狀，特別是大量的鉚釘型觸點，因此觸點材料應具有高強度併兼顧很好的塑性。根據以上的分析，有以下三種觸點材料常用於汽車繼電器上。

第1種觸點材料：AgNi0.15

AgNi0.15的材料是由第一組分(金屬Ag) 和第二組分(Ni) 混合形成的粉末金屬複合材料，其中Ni的含量為0.15%，效能接近於純銀，俗稱“細晶銀”，材料的物理質地軟，材料塑性和延展性好，製成的觸點接觸電阻比較小，在高浪湧電流負載的條件下容易發生觸點粘接現象。

第2種觸點材料：AgSnO2

AgSnO2也是一種合金材料，是由第一組分(金屬Ag) 和第二組分(氧化物SnO2) 混合形成的粉末金屬複合材料，其中第一組分金屬銀具有良好的導電性、抗氧化性、抗氮化性。第二組分SnO2決定電弧的開斷效能， 其很高的熔化和分解溫度使Ag-SnO2在電弧的高溫作用下不易分解。

這種材料的作用機理有兩個：一是氧化物的分解和昇華中消耗了大量電弧輸入觸點的能量，使得觸點冷卻；二是金屬氧化物在觸點表面熔池中以顆粒形式存在，增加了熔融態金屬的粘性，有助於降低因液態噴濺發生的損耗。三是SnO2粒子增大了Ag 熔池的粘度使熔化的銀不易噴射， 電弧侵蝕小。四是 SnO2具有的脆性使Ag-SnO2 的抗熔焊性很好， 且抗熔焊穩定性很高。

第3種觸點材料：AgSnO2In2O3

人們在多年AgSnO2 材料的負載應用開發中了解到AgSnO2 觸點材料具有以下的不足：

在電弧多次作用下，SnO2成分富集於觸點表面引起接觸電阻增大，溫升較高。嚴重影響了電氣使用效能，這也是導致AgSnO2材料在執行過程中尤其是通斷操作次數很高時，溫升比較高的原因。通過新增特定的新增劑，可有效地降低通斷操作過程中AgSnO2 觸點材料的溫升。

有研究認為，SnO2具有較高的熱穩定性，在高溫下比CdO、ZnO更不易分解，AgSnO2觸點材料在一定的負荷下，經多次通斷操作後，觸點表面不斷形成非導電的SnO2渣層，使接觸電阻升高。

形成非導電的SnO2渣層的原因是Ag對SnO2顆粒的潤溼性差，當融化時SnO2顆粒聚集，而Ag在電弧作用下發生噴濺逐漸減少，最後在觸點材料表面出現了SnO2渣層AgSnO2In2O3在AgSnO2的基礎上添加了In2O3成分，材料的物理質地更硬，材料塑性和延展性差，製成的觸點接觸電阻比較大，但是在電壽命實驗中，材料表現出來的優良的抗轉移效能。

試驗驗證

汽車負載的繼電器觸點材料選擇必須根據負載的特點和觸點材料的效能進行匹配選擇，對於這個問題，很多資料根據材料的特性和負載的特點給出了一些指導，本文擬通過具體試驗來闡述這個問題。

試驗的載體為一種汽車繼電器，型號稱為HFKC，這種繼電器的特點是結構效能比較穩定，選擇做實驗的繼電器樣品使用同批的零件，在同樣的製造條件下按同樣的製造引數製造出來，基本上可以保證繼電器的效能散差很小。不同觸點材料的繼電器分批情況如下：

安排進行的試驗主要用到的裝置如下。

1、 阻性電壽命試驗

1a、實驗條件

環境溫度：23℃，激勵電壓：13.5VDC，觸點負載為20A，實驗頻率：2s通，2s斷。

試驗線路圖：見圖3，實驗負載只接繼電器的常開負載端。

2、 燈負載電壽命試驗

1a、實驗條件

環境溫度：23℃，激勵電壓：13.5VDC，觸點負載為147W，實驗頻率：1s通，6s斷。

試驗線路圖：見圖3，實驗負載只接繼電器的常開負載端。

3、 感性負載電壽命試驗

1a、實驗條件

環境溫度：23℃，激勵電壓：13.5VDC，觸點負載為模擬電機負載，衝擊25A，溫態5A，

試驗線路圖：見圖5，實驗頻率見圖6。

4、 結果概述

上述所提到的三種觸點材料，AgNi0.15，AgSnO2，AgSnO2In2O3在不同的負載條件阻性、燈和電機負載下表現各不相同，在阻性負載條件下，AgNi0.15因其較小的接觸電阻，在阻性負載通電時發熱較小，表現最好，在燈負載的條件，AgSnO2In2O3因其良好抗觸點粘接效能，有最好的表現，在電機負載的條件下，AgSnO2，AgSnO2In2O3都能達到較高的電壽命的要求，但是AgSnO2In2O3有較高的接觸電阻，同時因為In材料比較貴，所以在電機負載的條件下，推薦使用AgSnO2繼電器觸點材料。

結論

根據上文論述的接觸材料理論和具體實驗情況，在實際的工程應用上可以大概有對應負載的觸點材料的使用範圍，滿足實際的產品使用要求，下表就是實際工程應用上各種負載推薦使用的繼電器觸點材料，繼電器的使用客戶也可以按下表的要求來選擇使用繼電器型號。

以上的表格工程上適用性較好，但是在實際的產品應用當中，由於具體應用條件的限制，還必須進一步的進行研究，如在一些比較特殊的應用場合，要對負載對應的觸點材料重新進行考慮，如汽車燈負載中的閃光燈負載，單用AgSnO2In2O3可能也會有問題，如接觸電阻較大，造成產品失效，要選擇合適的觸點材料與其配對使用；電機負載中的大電機負載，也可以考慮根據負載的實際情況選擇AgSnO2In2O3觸點材料。

因此，建議汽車繼電器觸點材料的選擇在把握以上大的原則後，最好還必須通過具體的試驗來驗證選用的繼電器觸點材料的是否合理。