CN100562956C - 耐高温的银氧化物触头材料的制造方法 - Google Patents

耐高温的银氧化物触头材料的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明为耐高温银氧化物触头材料的制作方法，步骤为：I、一定重量比的锡、锌、镉、铋、铜、铟、铁的任意1～7种及余量为银的金属熔融后，保温，完全合金化，用单辊快淬甩带机获得银合金条带。冷淬辊子的转速为3m/s～30m/s。II、在500～750℃，0.1～10MPa的氧气压力下12～24小时将银合金条带氧化。III、按常规方法加工为触头材料。本法制备的材料中金属氧化物粒子细小，硬度(HV0.3)最高可达：130，且不会随温升而降低，所制触头能在85℃的条件下稳定工作，耐高温、抗熔焊性能好；采用现有的制作磁性材料的单辊快淬甩带设备，改进其喷嘴形状与大小，调整温度、快淬过程气氛等条件，即可获得快淬银合金条带，无需设计新设备，且操作易掌握。

Description

耐高温的银氧化物触头材料的制造方法
(一)技术领域
本发明涉及银氧化物触头材料的制作方法，具体为一种耐高温银氧化物触头材料的制作方法。
(二)背景技术
随着电器不断向大功率、小体积方向发展，电器中的触头材料所承载的电流密度越来越大，触头材料的温升也随之加大。同时在一些特殊环境下，要求电器在高温下工作，触头材料的工作温度也相应升高，因此要求触头材料耐高温性能要好。
目前银氧化物触头材料的主要制备方法主要有合金内氧化法、混粉法、粉末氧化法、化学包覆法等。所得银氧化物触头材料由于有较好的导电、导热和抗熔焊、抗电侵蚀能力，在继电器、接触器、断路器等电器中获得了广泛的应用，但目前方法制备出的材料在高温下的电寿命却往往远低于常温下的电寿命，如在85℃条件下工作时的银氧化物触头电寿命仅是25℃条件下工作时的20％～30％。
因此为了满足各类电器发展的要求，需研究开发一种耐高温银氧化物触头材料的制作方法，所得触头材料能在85℃的高温下稳定工作，材料的硬度较高，且不会随温度的上升而降低，具有很好的耐高温、抗熔焊性能。
(三)发明内容
本发明的目的是公开一种耐高温银氧化物触头材料的制作方法，结合了快淬法和内氧化法，获得具有超细粒子的耐高温银氧化物触头材料。
本发明的耐高温银氧化物触头材料的制作方法包括如下步骤：
I快淬法获得银合金条带
将重量百分比为锡2％～18％、和/或锌2％～15％、和/或镉8％～20％、和/或铋0.1％～5％、和/或铜0.1％～15％、和/或铟0.1％～8％、和/或铁5％～15％余量为银的金属熔融形成银合金，熔炼温度1050～1500℃。金属熔融后，再保温10～30分钟，使其中各元素充分扩散，完全合金化。
将熔融状态的银合金用单辊快淬甩带机获得银合金条带。
①为保证连续生产出银合金扁带，喷嘴设计成椭圆形出口，喷嘴短轴2～5mm，长轴7～15mm；
②为了使快淬条带在快淬过程中进行氧化，缩短后续的氧化工序时间，降低成本，在快淬充压的过程中，在充压的氩气中加入一定量的空气，加入的空气占总重量比例为5～35％，实现快淬合金条带的预氧化；
③为了得到厚度满足要求的快淬条带，对银合金溶液充压使之加速流出喷嘴，充压时空气与氩气的总压力为0.02～0.08MPa，所得条带的厚度为0.1～0.5mm。
④冷淬辊子的转速为3m/s～30m/s。
II银合金条带内氧化成银和氧化物混合的条带
按常规合金内氧化法对银合金条带进行内氧化，得到银和氧化物混合的条带。
在500～750℃，0.1～10Mpa的氧气压力下12～24小时将银合金条带氧化成银和氧化物混合的条带，金属氧化物在银基体中均匀分布，氧化物粒子尺寸为小于或等于5μm。
III银和氧化物混合的条带按常规方法机械破碎压锭，挤压成线材或板材，再加工为最终的触头材料。
本发明耐高温银氧化物触头材料的制作方法的优点为：1、本法制备的材料中金属氧化物粒子细小，材料硬度(HV0.3)可达100～130，且硬度不会随温度的上升而降低，本法制备材料所制触头能在85℃的条件下稳定工作，具有很好的耐高温、抗熔焊性能；2、采用现有的制作磁性材料的单辊快淬甩带设备，改进其喷嘴形状与大小，调整温度、快淬过程气氛等条件，即可获得快淬银合金条带，无需设计新设备，且操作较易掌握。
(四)附图说明
图1为本耐高温银氧化物触头材料的制作方法实施例步骤I单辊快淬甩带获得银合金条带示意图。
图中标号为：熔融银合金1、冷淬辊子2、银合金条带3。
(五)具体实施方式
实施例1
I快淬法获得银锡铋合金条带
银90％、锡9％、铋1％在中频炉中熔化成熔融状态的银合金。熔炼温度1050～1500℃，金属熔融后，再保温30分钟。
如图1所示，将熔融状态的银合金1用单辊快淬甩带机获得银合金条带2。甩带机喷嘴为椭圆形，短轴3mm，长轴10mm；在快淬过程中，用氩气重量占80％和空气重量占20％的气体加压0.05MPa，冷淬辊子2的转速为16m/s，所得银合金条带3厚度为0.2mm。
II银合金条带内氧化成银和氧化锡、氧化铋混合的条带
在500℃，10Mpa的氧气压力下24小时，将银合金条带氧化，氧化锡及氧化铋在银基体中均匀分布，氧化锡粒子为0.08～0.2μm，氧化铋粒子为0.1～0.2μm。
III银和氧化锡氧化铋混合的条带按常规方法机械破碎压锭，在900℃的温度、200MPa的压力下挤压成线材或板材，再加工为最终的触头材料。材料硬度(HV0.3)为：130。
实施例2
I快淬法获得银锌合金条带
银92％、锌8％在中频炉中熔化成熔融状态的银合金。熔炼温度1050～1500℃，金属熔融后，再保温20分钟。
将熔融状态的银合金1用单辊快淬甩带机获得银合金条带3。甩带机喷嘴为短轴5mm、长轴15mm的椭圆形；在快淬过程中，用氩气重量占65％和空气重量占35％的混合气体加压0.08MPa，冷淬辊子2的转速为3m/s，所得银合金条带厚度为0.5mm。
II银合金条带内氧化成银和氧化锌混合的条带
在750℃，0.2Mpa的氧气压力下18小时将银合金条带氧化，氧化锌在银基体中均匀分布，氧化锌粒子小于或等于3μm。
III银和氧化锌混合的条带按常规机械破碎压锭，在850℃的温度、200MPa的压力下挤压成线材或板材，再加工为触头材料。材料硬度(HV0.3)为：110。
实施例3
I快淬法获得银镉合金条带
银89％、镉11％在中频炉中熔化成熔融状态的银合金。熔炼温度1050～1500℃，金属熔融后，再保温10分钟。
将熔融状态的银合金用单辊快淬甩带机获得银合金条带。甩带机喷嘴为短轴2mm、长轴7mm椭圆形；在快淬过程中，用氩气重量占95％和空气重量占5％的气体加压0.02MPa，冷淬辊子的转速为30m/s，所得银合金条带厚度为0.1mm。
II银合金条带内氧化成银和氧化镉混合的条带
在600℃，0.1Mpa的氧气压力下12小时将银合金条带氧化，氧化镉在银基体中均匀分布，氧化镉粒子小于或等于5μm。
III银和氧化镉混合的条带按常规机械破碎压锭，在850℃的温度、200MPa的压力下挤压成线材或板材，再加工为触头材料。材料硬度(HV0.3)为：100。

Claims (9)

1、一种耐高温银氧化物触头材料的制作方法，其特征在于包括如下步骤：
I快淬法获得银合金条带，将重量百分比为锡2％～18％、锌2％～15％、镉8％～20％、铋0.1％～5％、铜0.1％～15％、铟0.1％～8％、和铁5％～15％中的任一种或多种，余量为银的金属熔融形成银合金，熔炼温度1050～1500℃；熔融状态的银合金用单辊快淬甩带机获得银合金条带；
II按常规合金内氧化法对银合金条带进行内氧化，得到银和氧化物混合的条带；
III银和氧化物混合的条带按常规方法机械破碎压锭，挤压成线材或板材，再加工为最终的触头材料。
2、根据权利要求1所述的耐高温银氧化物触头材料的制作方法，其特征在于：
所述步骤I中单辊快淬甩带机获得银合金条带的冷淬辊子的转速为3m/s～30m/s。
3、根据权利要求1或2所述的耐高温银氧化物触头材料的制作方法，其特征在于：
所述步骤I在中频炉中的金属熔融形成合金后，再保温10～30分钟。
4、根据权利要求1或2所述的耐高温银氧化物触头材料的制作方法，其特征在于：
所述步骤I所用快淬甩带机的喷嘴为椭圆形出口，其短轴2～5mm，长轴7～15mm。
5、根据权利要求1或2所述的耐高温银氧化物触头材料的制作方法，其特征在于：
所述步骤I所得银合金条带厚度为0.1～0.5mm。
6、根据权利要求1或2所述的耐高温银氧化物触头材料的制作方法，其特征在于：
所述步骤I的快淬过程中，用空气和氩气的混合气体充压，其中空气占总重量比为5～35％。
7、根据权利要求6所述的耐高温银氧化物触头材料的制作方法，其特征在于：
所述步骤I的快淬过程中，充压时空气与氩气的总压力为0.02～0.08Mpa。
8、根据权利要求1或2所述的耐高温银氧化物触头材料的制作方法，其特征在于：
所述步骤II中，银合金条带在500～750℃，0.1～10Mpa的氧气压力下12～24小时将银合金条带氧化成银和氧化物混合的条带。
9、根据权利要求8所述的耐高温银氧化物触头材料的制作方法，其特征在于：
所得银和氧化物混合的条带中金属氧化物在银基体中均匀分布，氧化物粒子尺寸为小于或等于5μm。
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