CN101510479A

CN101510479A - 一种银氧化锡电触头材料的制备方法

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Publication number: CN101510479A
Application number: CNA2009100644879A
Authority: CN
Inventors: 陈会东; 王永朝; 雷竹芳; 岳灿甫
Original assignee: 725th Research Institute of CSIC
Current assignee: 725th Research Institute of CSIC
Priority date: 2009-03-18
Filing date: 2009-03-18
Publication date: 2009-08-19
Anticipated expiration: 2029-03-18
Also published as: CN101510479B

Abstract

本发明介绍了一种银氧化锡电触头材料的制备方法，制备工艺为将SnO₂放入1～20％SnCl₂中，超声波振荡处理1～100分钟；将处理后的粉末在银氨溶液中进行银包覆处理，然后和Ag粉按氧化锡含量为6～15wt％，银含量为85～94wt％的配比球磨混合，将混合后的粉末加热到200～600℃保温1～4小时，然后进行等静压成型，将制得的锭坯在700℃～900℃烧结1～5小时，在700℃～900℃100～400倍挤压比挤压成丝材。本发明制备的银氧化锡材料拥有低的电阻率和良好的电气使用性能，加工性能好，使用寿命长，生产工艺简单，能耗小，产品成本低，适合工业化生产。

Description

一种银氧化锡电触头材料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种电工材料及其制备领域技术，特别是涉及一种银氧化锡电触头材料的制备方法。

背景技术

电触头是电器开关、仪器仪表的接触元件，是接触器、继电器等电器的关键材料，起着接通、分断和传输电流的作用。其主要使用材料为纯银、细晶银、银铈、银镍、银镍石墨、银氧化镉、银氧化锌、银钨等银基材料。在众多银基电触头材料中，Ag-CdO的加工性能、接触电阻、抗电弧侵蚀等综合性能较好，在目前市场应用较为广泛。但由于Ag-CdO材料在生产、使用过程中不可避免地产生镉毒，造成环境污染，而且随着低压电器日益小型化的同时要求高可靠性和长寿命，Ag-CdO材料也暴露出其抗熔性能差、抗电弧烧损严重等缺点。Ag-SnO₂电触头材料是近年来快速发展起来的一种无毒材料，它具有热稳定性好、耐电弧侵蚀及抗熔焊性能好，使用范围可达10～1000A，是较为理想的电触头材料。但由于Ag与SnO₂的界面结合差，银氧化锡材料的接触电阻大，影响了其电气使用性能，并且塑性低，加工困难等缺点也限制了Ag-SnO₂材料的应用。

国内外研制银氧化锡触头采用两种方法：“内氧化法”和“粉末冶金法”。日本主要采用内氧化法，该方法在生产银氧化锡触头的过程中需加入铟，以使Sn氧化成SnO₂，此方法生产成本高、工艺较复杂。德国采用粉末冶金法生产银氧化锡触头，产品性能稳定，已得到实际应用。

目前国内也申请了一些银氧化锡方面的专利，如CN02146696.3专利和CN03100430.X专利等采用的表面改性方法制备银氧化锡材料，能部分解决加工性能的问题，但存在SnO₂在表面处理过程中被金属离子污染的问题，导致电气使用性能受到影响，而且工艺复杂，成本高。中国专利CN02132791.2采用内氧化法制备的氧化锡氧化铟电触头的加工性能和电性能较好，但加入铟导致其成本高昂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对以上现有银氧化锡材料制备工艺的不足，提供了一种银氧化锡电触头材料的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案实现：

本发明的一种银氧化锡电触头材料的制备方法，其银氧化锡电触头材料的原料由银粉和二氧化锡粉末组成，其制备方法为：

(1)SnO₂粉末进行前处理。其方法为：将SnO₂粉末放入1％～20％wt的SnCl₂溶液中，其中SnO₂与溶液的质量比为1：10～1：50；超声波振荡1～100min，然后洗涤、烘干。所述SnCl₂溶液，优选的浓度为2～6％，更优选的浓度为4％。所述的超声波振荡方式，较佳的条件为40kHz，振荡5～40min，更优选的振荡时间为10min。

(2)将(1)烘干得到的粉末按质量比1：10～1：20的比例放入含有1.75～17.5g/L的AgNO₃和5～100ml/L的24％～26％ NH₃·H₂O的银氨溶液中，再加入与银氨溶液等体积的1～100ml/L的37％～40％甲醛溶液，40kHz超声波振荡处理10min，制备银包覆二氧化锡粉末，并洗涤、烘干；所述AgNO₃溶液，优选的浓度为10g/L～17.5g/L，更优选的浓度为16g/L；所述甲醛溶液，优选的浓度为15～60ml/L37％～40％甲醛溶液，更优选的浓度为50ml/L37％～40％甲醛溶液。

(3)将(2)烘干得到的粉末与银粉按照SnO₂ 6～15wt％：Ag 85～94wt％放入球磨罐中进行球磨混合1～10小时，并将混合后粉末加热至400℃～600℃，保温1～4小时；

(4)将(3)得到的粉末在100～400MPa的压力下成型，在700℃～900℃烧结1～5小时；

(5)将(4)得到的锭坯在700℃～900℃下进行热挤压，挤压比为100～400，得到银氧化锡丝材。

本专利的银氧化锡电触头材料的制备方法由于采用了表面改性工艺解决银氧化锡的界面结合问题，可提高材料的加工性能，同时避免粉末的污染，从而保证了材料的电气使用性能。该方法具有生产工艺简单，成本低，生产效率高的特点。

本发明制备的电触头材料具有以下性能：密度为9.9～10.5g/cm3，硬度HV75～120，抗拉强度250～350MPa，延伸率10％～40％，电阻率2.05～2.25μΩ·cm。用本方法生产的触头材料满足GB/T20235-2006银氧化锡电触头材料技术条件中的各项性能指标，且材料加工性能好，加工铆钉时无开裂情况，与现有技术10％～30％的开裂比率有明显提高。

通过采用这些技术方案，本发明的银氧化锡电触头材料的制备方法与其它银氧化锡制备工艺相比，其有益效果为：

(1)前处理、银包覆处理过程中，未与Ag、Sn之外的其它金属离子接触，使得SnO₂粉末不会被污染，从而保证材料拥有低的电阻率和良好的电气使用性能。

(2)制备的银氧化锡材料加工性能好，可以制备成丝材和各种形状的电触头材料，材料成品率高，加工铆钉无开裂。

(3)生产工艺简单，热处理的时间短，能耗小，产品成本低，适合工业化生产。

具体实施方式

实施例1

称取300g氧化锡，在含SnCl₂ 5％的3000g溶液中用40kHz超声波振荡处理10min，洗涤烘干后加入含AgNO₃ 17.5g/L、24％～26％NH₃·H₃O 50ml/L的溶液4000g，再加入等体积含37％～40％ HCOH 18ml/L的溶液进行银包覆处理，40kHz超声波处理30min。将包覆后粉末用去离子水洗涤、烘干后与2700g银粉放入球磨罐中进行球磨混合，混粉时间为1小时。将混合后的粉末在真空下加热到500℃，保温3小时。然后将粉末装入胶套，在200MPa下等静压成型，在800℃烧结2小时，再将锭坯加热到850℃，采用200倍挤压比，挤压成丝材。挤压后的丝材冷拔至最终尺寸，并加工成铆钉。本发明制备的电触头材料具有以下性能：密度为9.9～10.5g/cm3，硬度HV75～120，抗拉强度250～350MPa，延伸率15％～40％，电阻率2.05～2.25μΩ·cm，且材料加工性能好，加工铆钉时无开裂情况。

实施例2

称取150g氧化锡，在含SnCl₂ 3％的溶液2000g中用40kHz超声波振荡处理10min，洗涤烘干后加入含AgNO₃ 15g/L、24％～26％ NH₃·H₃O 50ml/L的溶液2000g，再加入含37％～40％ HCOH 18ml/L的等体积溶液进行银包覆处理，40kHz超声波处理30min。将包覆后粉末洗涤烘干后与1725g银粉球磨混合，混粉时间为4小时。将混合后的粉末进行后处理，即在真空下加热到600℃，保温1小时。将后处理后的粉末装入胶套，在200MPa下等静压成型，在860℃烧结4小时，在800℃ 225倍挤压比下挤压成丝材。

实施例3

称取120g氧化锡，在含SnCl₂ 10％的溶液2000g中用40kHz超声波振荡处理10min，洗涤烘干后加入含AgNO3 17.5g/L、24％～26％ NH₃·H₃O 35ml/L的溶液1250g中，再加入等体积的10ml/L 37％～40％ HCOH的溶液进行银包覆处理。将包覆后粉末洗涤后与880g银粉进行球磨混合，混粉时间为5小时。将混合后的粉末进行后处理，即在真空下加热到590℃，保温1小时。将后处理后的粉末装入胶套，在200MPa下等静压成型，在860℃烧结5小时，在800℃ 225倍挤压比下挤压成丝材。

Claims

1、一种银氧化锡电触头材料的制备方法，其特征在于工艺过程为：

(1)SnO₂粉末进行前处理，其方法为：将SnO₂粉末放入1％～20％的SnCl₂溶液中，SnO₂与溶液的质量比为1：10～1：50，超声波振荡1～100min，然后洗涤、烘干；

(2)将(1)烘干得到的粉末按质量比1：10～1：20的比例放入含有1.75～17.5g/L的AgNO₃和5～100ml/L的24％～26％NH₃·H₂O的银氨溶液中，再加入与银氨溶液等体积的1～100ml/L的37％～40％的甲醛溶液，40kHz超声波振荡处理10min，制备银包覆二氧化锡粉末，并洗涤、烘干；

(3)将(2)烘干得到的粉末与银粉按照SnO₂：6～15wt％；Ag：85～94wt％放入球磨罐中进行球磨混合1～10小时，并将混合后粉末加热至400℃～600℃，保温1～4小时；

2、根据权利要求1所述银氧化锡电触头材料的制备方法，其特征在于：所述的SnCl₂溶液浓度为2～6％。

3、根据权利要求1所述银氧化锡电触头材料的制备方法，其特征在于：所述的超声波振荡频率为40Hz，振荡5～40min。

4、根据权利要求1所述银氧化锡电触头材料的制备方法，其特征在于：所述的SnCl₂溶液浓度为4％；所述的超声波振荡频率为40Hz，振荡10min。

5、根据权利要求1所述银氧化锡电触头材料的制备方法，其特征在于：所述AgNO₃溶液浓度为10g/L～17.5g/L。

6、根据权利要求1所述银氧化锡电触头材料的制备方法，其特征在于：所述甲醛溶液的浓度为15～60ml/L 37％～40％甲醛溶液。

7、根据权利要求5所述银氧化锡电触头材料的制备方法，其特征在于：所述AgNO₃溶液浓度为16g/L。

8、根据权利要求6所述银氧化锡电触头材料的制备方法，其特征在于：所述甲醛溶液的浓度为50ml/L 37％～40％甲醛溶液。