CN102321838A - Ag/SnO2复合材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及银基复合材料的制备，旨在提供一种Ag/SnO₂复合材料的制备方法。该方法包括：在搅拌条件下将氨水与SnCl₄·5H₂O的酸性水溶液同时滴加到WC悬浮水溶液中反应后，将悬浮液过滤、洗涤，真空干燥后煅烧，获得具有核壳包覆结构的复合SnO₂颗粒；将颗粒与银粉球磨混合均匀得到混合粉体；将混合均匀后的粉体通过等静压压制成坯体，然后依次经过烧结、复压、复烧工艺，最后热挤压成型获得Ag/SnO₂复合材料。通过本发明制备获得的Ag/SnO₂复合材料，一方面保证了复合颗粒具有与SnO₂相类似的优良特性，另一方面可以通过调整SnO₂和WC的复合比例有效克服传统电接触材料在使用过程中因成分偏析导致的性能劣化，进而消除经长期使用后接触电阻增大、温升提高对电气使用性能的不利影响。

Description

Ag/SnO2复合材料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种银基复合材料的制备方法，具体的说，是一种Ag/SnO₂复合材料的制备方法。

背景技术

电接触材料及元件是电器工业的核心基础，担负着接通与分断电流的任务，其性能直接影响到整机设备的通断容量、使用寿命和运行可靠性。Ag/CdO电接触复合材料并从五十年代开始大规模应用，具有耐电弧、抗熔焊、耐电气和机械磨损、耐腐蚀和低接触电阻以及良好的加工性等优点，在较大的工作电压或电流范围内，都表现出优良的电接触性能，被称为“万能触点材料”，在此后的几十年Ag/CdO电接触复合材料一直占据着市场的主导。进入二十一世纪，环境保护日益受到世界各国重视，2003年2月欧盟颁布了RoHS指令和WEEE指令，对电子电器设备中含Cd材料的应用进行限制，掀起了Ag/CdO替代电接触材料研究的热潮。近十年来，研究人员围绕环保型无Cd电接触复合材料开展了大量的研究工作，其中最具代表性的是Ag/SnO₂材料。

通常，Ag/SnO₂材料是采用SnO₂颗粒与Ag直接复合制得，由此获得的Ag/SnO₂具有较好的耐电弧侵蚀、抗熔焊和耐磨损等性能。但是，由于SnO₂密度(6.38g/cm³)比基体Ag的密度(10.53g/cm³)小，在Ag/SnO₂复合材料因电弧侵蚀形成微熔池后，SnO₂会上浮富集于材料表面形成不易导电的SnO₂熔渣，导致电接触材料接触电阻增大，表面温升过高，电性能劣化。因此，通过新的制备方法改善Ag/SnO₂材料的微观结构，以进一步获得更好的性能，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有电接触材料体系的不足，提供Ag/SnO₂复合材料的一种新的制备方法。

为解决技术问题，本发明提供了一种Ag/SnO₂复合材料的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)在搅拌条件下将氨水与pH值为1～3的SnCl₄·5H₂O的酸性水溶液同时滴加到质量分数为5％的WC悬浮水溶液中，使反应体系的pH值为2～4，Sn与W的摩尔比为1∶10～1∶4；在50～90℃条件下反应1～12h后，将悬浮液过滤、洗涤，真空干燥后煅烧，获得具有核壳包覆结构的复合SnO₂颗粒；

(2)将上述复合SnO₂颗粒与银粉球磨混合均匀，复合SnO₂颗粒占混合粉体总质量的8％～20％，得到混合粉体；

(3)将混合均匀后的粉体通过等静压压制成坯体，然后依次经过烧结、复压、复烧工艺，最后热挤压成型获得Ag/SnO₂复合材料。

本发明中，所述步骤(1)中煅烧温度为400～800℃，煅烧时间为2h。

本发明中，所述复合SnO₂颗粒的粒径范围为0.05μm～1μm，银粉的粒径范围为0.1～50μm。

本发明中，步骤(2)所述球磨工艺中，球磨转速范围为50～200r/min，球料比范围1∶1～10∶1，球磨时间1～24h。

本发明中，步骤(3)中所述等静压压强范围50～500MPa。

本发明中，步骤(3)中所述烧结工艺，是指在氢气气氛保护下烧结，烧结温度600～900℃，烧结时间1～12h。

本发明中，步骤(3)中所述复压工艺，是在500～800℃下进行热压，压强范围200～700MPa，保温时间10～60min。

本发明中，步骤(3)中所述复烧工艺，是指在氢气气氛保护下再次烧结，烧结温度700～900℃，烧结时间1～12h。

本发明中，步骤(3)中所述热挤压成型工艺中，模具预热温度200～700℃，坯料温度300～900℃，挤压比范围为10～200，挤压速度为1～10cm/min。

与现有Ag/SnO₂材料的制备方法相比，本发明的有益效果是：

通过本发明制备获得的Ag/SnO₂复合材料，其SnO₂增强相颗粒具有以WC为核、SnO₂为壳的微观复合结构。该结构一方面保证了复合颗粒具有与SnO₂相类似的优良特性，另一方面由于WC具有较高的密度(15.63g/cm³)，因此可以通过调整SnO₂和WC的复合比例使复合SnO₂颗粒具有与Ag基体相匹配的密度，从而有效克服传统Ag/SnO₂电接触材料在使用过程中因成分偏析导致的性能劣化，进而消除触点经长期使用后接触电阻增大、温升提高对电气使用性能的不利影响。

具体实施方式

以下通过实例进一步对本发明进行描述。

本发明提供的Ag/SnO₂复合材料的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)在搅拌条件下将氨水与pH值为1～3的SnCl₄·5H₂O的酸性水溶液同时滴加到质量分数为5％的WC悬浮水溶液中，使反应体系的pH值为2～4，Sn与W的摩尔比为1∶10～1∶4；在50～90℃条件下反应1～12h后，将悬浮液过滤、洗涤，真空干燥后煅烧，获得具有核壳包覆结构的复合SnO₂颗粒；

(2)将上述复合SnO₂颗粒与银粉球磨混合均匀，复合SnO₂颗粒占混合粉体总质量的8％～20％，得到混合粉体；

(3)将混合均匀后的粉体通过等静压压制成坯体，然后依次经过烧结、复压、复烧工艺，最后热挤压成型获得Ag/SnO₂复合材料。

各实施例中的试验数据见下表。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的部分具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种Ag/SnO₂复合材料的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)在搅拌条件下将氨水与pH值为1～3的SnCl₄·5H₂O的酸性水溶液同时滴加到质量分数为5％的WC悬浮水溶液中，使反应体系的pH值为2～4，Sn与W的摩尔比为1∶10～1∶4；在50～90℃条件下反应1～12h后，将悬浮液过滤、洗涤，真空干燥后煅烧，获得具有核壳包覆结构的复合SnO₂颗粒；

(2)将上述复合SnO₂颗粒与银粉球磨混合均匀，复合SnO₂颗粒占混合粉体总质量的8％～20％，得到混合粉体；

(3)将混合均匀后的粉体通过等静压压制成坯体，然后依次经过烧结、复压、复烧工艺，最后热挤压成型获得Ag/SnO₂复合材料。

2.根据权利要求1所述Ag/SnO₂复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中煅烧温度为400～800℃，煅烧时间为2h。

3.根据权利要求1所述Ag/SnO₂复合材料的制备方法，其特征在于，所述复合SnO₂颗粒的粒径范围为0.05μm～1μm，银粉的粒径范围为0.1～50μm。

4.根据权利要求1所述Ag/SnO₂复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述球磨工艺中，球磨转速范围为50～200r/min，球料比范围1∶1～10∶1，球磨时间1～24h。

5.根据权利要求1所述Ag/SnO₂复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述等静压压强范围50～500MPa。

6.根据权利要求1所述Ag/SnO₂复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述烧结工艺，是指在氢气气氛保护下烧结，烧结温度600～900℃，烧结时间1～12h。

7.根据权利要求1所述Ag/SnO₂复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述复压工艺，是在500～800℃下进行热压，压强范围200～700MPa，保温时间10～60min。

8.根据权利要求1所述Ag/SnO₂复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述复烧工艺，是指在氢气气氛保护下再次烧结，烧结温度700～900℃，烧结时间1～12h。

9.根据权利要求1所述Ag/SnO₂复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述热挤压成型工艺中，模具预热温度200～700℃，坯料温度300～900℃，挤压比范围为10～200，挤压速度为1～10cm/min。