CN103681015B - 一种复相金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种复相金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法，属于低压电器AgMeO触头材料技术领域。将金属银粉末与其他金属元素粉末按照75～90wt%：10～25wt%配料，然后在温度为50～350℃、转速为200～300转/分钟的条件下球磨8～20小时，球磨的全过程通入纯度为99.9%以上的氧气，最后将混合粉末压制成坯体后烧结即得到复相金属氧化物增强银基电触头材料。能够在机械合金化的同时促使多元银合金粉末氧化，有利于所形成的金属氧化物弥散分布于银基体中。

Description

一种复相金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种复相金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法，属于低压电器AgMeO触头材料技术领域。
背景技术
银基金属氧化物(AgMeO)电触头材料是指弥散的金属氧化物颗粒分布在银基体中的一种材料，具有较好的导电性、抗熔焊性、耐电磨损和使用寿命；在低压电器中有广泛的应用前景。
最早出现的AgMeO电触头材料是AgCdO材料，由于其具有耐电弧、抗熔焊、耐机械磨损、耐腐蚀、稳定性好，并且具有较低的接触电阻、良好的加工性和可焊性等众多优点，被称为“万能触头”；但是由于其在制备与使用过程中的毒性问题被欧盟等发达国家限制使用，这就促使人们来开发无Cd的AgMeO电触头材料。目前，主要研究的无Cd的AgMeO电触头材料有AgSnO2、AgZnO、AgNiO、AgREO、AgCuO等，但这些AgMeO电触头材料的性能均不能完全达到AgCdO电触头材料那样的使用要求。特别是随着电子、电讯产品的更新换代，对电触头材料的研究和生产提出了更高的要求，单一的氧化物增强银基复合触头材料，已经不能满足电子产品的需要。因此，制备银基多相复合氧化物电触头材料已成为电触头材料发展的必然趋势。
公知的银基氧化物电接触材料的制备方法有以下几种：
1、化学共沉淀法：该法是通过化学沉淀法制备银金属复合粉末，再经过混料、压制成形、烧结、复压复烧、挤压拉拔或轧制工艺制备银金属氧化物电接触材料；
2、合金内氧化法：该法首先通过制粉来制备银金属粉末，然后将银金属粉末放入一定氧分压气氛中使金属发生氧化，生成稳定的金属氧化物；然后将已经氧化的银金属氧化物复合粉末经过压制成形、烧结、复压复烧、挤压拉拔或轧制工艺制备银金属氧化物电接触材料；
3、粉末冶金法：该法是将银粉和金属氧化物粉混合在一起，再经过混料、压制成形、烧结、复压复烧、挤压拉拔或轧制工艺制备银金属氧化物电接触材料。
4、反应合成法：该方法是将银粉、银合金粉和氧化银粉混合在一起，在经过压制、烧结反应合成来制备银金属氧化物电接触材料。
公知的银金属氧化物电接触材料的制备技术，虽然都能制备出银金属氧化物材料，但是，这些材料制备技术中或存在着银金属氧化物复合粉末制备过程中的酸、碱、盐的污染问题，或是由于需另行制备金属氧化物粉末、再与银粉混合，从而使得粉末的准备阶段过长，造成工艺复杂、生产成本过高；或是获得的银金属氧化物电触头材料界面结合牢固、加工性能差、成材率低的问题。正是基于上述各种制备方法的问题，本发明提出了一种复相金属氧化物银基电触头材料的制备技术。
发明内容
本发明针对单一金属氧化物增强银基电触头材料不能完全满足市场的要求，以及其他制备方法所存在的问题，提出了一种复相金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法，优点是烧结温度低、成本低廉。
本发明的技术方案是在机械合金化的同时使得多元银合金粉末被氧化，基体银合金被细化，且所形成的金属氧化物能够弥散分布于银基体中；具体制备步骤如下：将金属银粉末与其他金属元素粉末按照75～90wt%：10～25wt%配料，然后在温度为50～350℃、转速为200～300转/分钟的条件下球磨8～20小时，球磨的全过程通入纯度为99.9%以上的氧气，最后将混合粉末压制成坯体后烧结即得到复相金属氧化物增强银基电触头材料。
所述金属银粉末和其他金属粉末的粒度为0.3～0.8μm。
所述其他金属粉末包括Sn、Zn、Cu、Re、Ni、In、Bi、Al或Mg中的一种或几种任意比例的混合物。
所述球磨过程中的球料比为2～5：2～1。
所述球墨转速的优选速率为250转/分钟。
所述压制的压力为200～500MPa。
所述烧结的温度为500～650℃，时间为1～4小时。
本发明的有益效果是：能够在机械合金化的同时促使多元银合金粉末氧化，有利于所形成的金属氧化物弥散分布于银基体中；而且能够获得小于1μm的含有复相金属氧化物的银基粉末，导致烧结温度低于其他制备方法，节约了成本。
附图说明
图1是本发明方法制备的AgCuOY2O3电触头材料的烧结态500倍金相组织图；
图2是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施方式一：如图1所示，本实施方式的复相金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法为：将粒度均为0.5μm金属银粉末与其他金属元素粉末按照85wt%和15wt%配料，然后在温度为50～350℃、转速为250转/分钟的条件下球磨10小时，球料比为3:2，球磨的全过程通入纯度为99.9%以上的氧气，最后将混合粉末在压力为300MPa下压制成坯体后烧结（温度为500℃，时间为2小时）即得到复相金属氧化物增强银基电触头材料。其他金属粉末为Sn。如图1中制备的AgCuOY2O3就是采用该实施方式获得CuO和Y2O3两种氧化物增强的银基电触头材料。从此图中看到，所制备的AgCuOY2O3的电触头材料中，Y2O3仅分布在银基体颗粒内部；而CuO颗粒不仅分布在银基体颗粒周围，还会与Y2O3颗粒共同分布在银基体内部，这样的组织特点可以充分发挥两种金属氧化物的各自的优良性能，从而能够提高该复相电触头材料的耐磨性、灭弧性等。
实施方式二：本实施方式的复相金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法为：将粒度均为0.3金属银粉末与其他金属元素粉末按照75wt%和25wt%配料，然后在温度为100℃、转速为200转/分钟的条件下球磨8小时，球料比为3:1，球磨的全过程通入纯度为99.9%以上的氧气，最后将混合粉末在压力为600MPa下压制成坯体后烧结（温度为600℃，时间为1小时）即得到复相金属氧化物增强银基电触头材料。其他金属粉末为Sn、Zn、Cu、Re、Ni、In、Bi、Al和Mg任意比例的混合物。
实施方式三：本实施方式的复相金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法为：将粒度均为0.6μm金属银粉末与其他金属元素粉末按照90wt%和10wt%配料，然后在温度为300℃、转速为250转/分钟的条件下球磨15小时，球料比为2:1，球磨的全过程通入纯度为99.9%以上的氧气，最后将混合粉末在压力为400MPa下压制成坯体后烧结（温度为500℃，时间为4小时）即得到复相金属氧化物增强银基电触头材料。其他金属粉末包括Sn、Zn、Cu、Re、Ni、In、Bi、Al或Mg中的一种或几种任意比例的混合物。
实施方式四：本实施方式的复相金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法为：将粒度均为0.6μm金属银粉末与其他金属元素粉末按照90wt%和10wt%配料，然后在温度为300℃、转速为250转/分钟的条件下球磨15小时，球料比为2:1，球磨的全过程通入纯度为99.9%以上的氧气，最后将混合粉末在压力为500MPa下压制成坯体后烧结（温度为650℃，时间为1小时）即得到复相金属氧化物增强银基电触头材料。其他金属粉末为Sn、Zn、Cu的任意比例的混合物。
实施方式五：本实施方式的复相金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法为：将粒度均为0.8μm金属银粉末与其他金属元素粉末按照90wt%和10wt%配料，然后在温度为50℃、转速为300转/分钟的条件下球磨20小时，球料比为1:1，球磨的全过程通入纯度为99.9%以上的氧气，最后将混合粉末在压力为200MPa下压制成坯体后烧结（温度为500℃，时间为4小时）即得到复相金属氧化物增强银基电触头材料。其他金属粉末为In、Bi、Al和Mg的任意比例的混合物。
实施方式六：本实施方式的复相金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法为：将粒度均为0.7μm金属银粉末与其他金属元素粉末按照90wt%和10wt%配料，然后在温度为300℃、转速为250转/分钟的条件下球磨15小时，球料比为1:1，球磨的全过程通入纯度为99.9%以上的氧气，最后将混合粉末在压力为400MPa下压制成坯体后烧结（温度为500℃，时间为4小时）即得到复相金属氧化物增强银基电触头材料。其他金属粉末为Bi。
实施方式七：本实施方式的复相金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法为：将粒度均为0.6μm金属银粉末与其他金属元素粉末按照90wt%和10wt%配料，然后在温度为300℃、转速为250转/分钟的条件下球磨15小时，球料比为5:1，球磨的全过程通入纯度为99.9%以上的氧气，最后将混合粉末在压力为400MPa下压制成坯体后烧结（温度为500℃，时间为4小时）即得到复相金属氧化物增强银基电触头材料。其他金属粉末为Cu、Re、Ni、In、Bi、Al和Mg的任意比例的混合物。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (7)

1.一种复相金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法，其特征在于具体步骤包括：将金属银粉末与其他金属元素粉末按照75～90wt%：10～25wt%配料，然后在温度为50～350℃、转速为200～300转/分钟的条件下球磨8～20小时，球磨的全过程通入纯度为99.9%以上的氧气，最后将混合粉末压制成坯体后烧结即得到复相金属氧化物增强银基电触头材料。
2.根据权利要求1所述的复相金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法，其特征在于：所述金属银粉末和其他金属元素粉末的粒度为0.3～0.8μm。
3.根据权利要求1所述的复相金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法，其特征在于：所述其他金属元素粉末包括Sn、Zn、Cu、Re、Ni、In、Bi、Al或Mg中的一种或几种任意比例的混合物。
4.根据权利要求1所述的复相金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法，其特征在于：所述球磨过程中的球料比为2～5：2～1。
5.根据权利要求1所述的复相金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法，其特征在于：球磨转速为250转/分钟。
6.根据权利要求1所述的复相金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法，其特征在于：所述压制的压力为200～500MPa。
7.根据权利要求1所述的复相金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法，其特征在于：所述烧结的温度为500～650℃，时间为1～4小时。
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