CN103695682A - 一种带增强基体性能添加物的银氧化物触点材料及制备方法及其产品 - Google Patents

一种带增强基体性能添加物的银氧化物触点材料及制备方法及其产品 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带增强基体性能添加物的银氧化物触点材料制备方法及其产品，它以带增强性能的添加物合金、氧化物粉、其他添加物粉以及银锭为原料，经过水雾化制粉、混粉、压锭、烧结、挤压，最后进行拉拔或轧制，制备成触点材料成品。该发明具有良好的电性能和机械性能银基体，氧化物颗粒和其他添加物材料均匀分散在银基体中，保证了触点材料电性能均匀稳定，加工性能良好等特点。该发明工艺制备的材料相对传统的银氧化物触点材料有更高的抗烧损、抗电转移、抗熔焊性能,能够满足低压电器体积小型化、性能优越化的要求；该发明工艺简单，适合批量生产。制备的银氧化物产品可广泛用于继电器、接触器以及断路器中。

Description

一种带增强基体性能添加物的银氧化物触点材料及制备方法及其产品
技术领域
本发明涉及一种电接触材料及制备方法，尤其是一种带增强基体性能添加物的银氧化物触点材料及制备方法及其产品。 
背景技术
银氧化物触点材料应用在低压电器中最为广泛，尤其是中大电流等级的接触器、继电器中。常规银氧化物触点材料为单纯的银与氧化物的“假合金”方式存在，氧化物分散在纯银基体周围。较为常见的银氧化物触点材料的制备方法为内氧化工艺、混粉工艺、粉体预氧化工艺和包覆工艺等。这些工艺均采用添加氧化物方式来改善银基体和氧化锡之间的润湿情况，如以下专利： 
CN201210335376.9 一种复合银氧化锡电接触材料及其制造方法，主要原理是制备氧化锡与添加氧化物的分散混合物，再与银溶液充分混合，制备出复合银氧化锡材料。
CN201210439786.8 一种银氧化锡的制备方法，主要原理是在银锡合金粉体雾化过程中添加氧化性气氛，实现粉体的氧化。 
CN201110331046.8 物理冶金包覆法银氧化锡的制备方法，主要原理是通过物理冶金方法在氧化锡颗粒表面包覆一层合金层，然后在氧化转化成添加氧化物包覆的氧化锡颗粒，再与银粉混合，从而得到银氧化锡材料。 
以上此类专利均是银为基体材料，通过添加添加物改善电性能或者提高氧化物颗粒分散性提高电性能，这些专利或者技术均无法提高银基体的电性能，而在触点工作过程中，承载电流和电弧作用最大的是银基体。由于银基体性能未有较大的提升，从而大大限制了触点材料的抗大电流冲击性能、抗直流条件的下的材料转移性能以及抗触点熔焊的性能等。 
在中国国内，随着人们生活水平的日益提高，各种电器也越来越多，并且电器也在向小型化发展。这就要求低压电器需要适应更多的负载类型，适应更高的电流等级等，这就要求触点材料能够满足更高的电流冲击性能、更大的电弧承载能力以及更小的熔焊倾向。常规银氧化物触点材料在没有解决银基体性能的前提下，只是依靠氧化物的类型的改变或者成分的变化，很难满足要求。 
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种带增强基体性能添加物的银氧化物触点材料的制备方法，通过该方法能够提供基体的抗大电流冲击性能、抗直流条件的下的材料转移性能以及抗触点熔焊的性能。 
为实现上述目的，本发明的技术方案是原料为氧化物粉，增强基体性能添加物、第二添加物粉，余量为银，第二添加物可以为氧化钨、氧化物钼、稀土氧化物、氧化铟、氧化镍、氧化碲、氧化铜、氧化铋中一种或多种组合，增强基体性能添加物为铋、铜、铟、稀土元素、镁、及锌等任一种或者任意几种，其特征在于制作步骤依次如下： 
(1)水雾化制粉
将银和增强基体性能添加物合金经过熔炼、水雾化，制备成带有增加基体性能的银粉
(2)混粉
将带有增强基体性能添加物的银粉与氧化物粉、第二添加物粉通过混粉工艺制备成混合粉
（3）冷等静压
将制备的混合粉进行冷等静压，压制成锭；
（4）烧结
将压制成锭进行烧结；
（5）热挤压成型
将锭子加热并挤压成形。
（6）材料成型加工 
将挤压的线材或者板带材经过拉拔或者轧制成最终产品。
进一步设置是所述步骤（1）中熔炼温度在1100-1300℃，雾化温度在1000-1200℃，雾化水压在20-60MPa；增加基体性能的添加物合金的含量相对于银质量比为0.01-1%范围；增加基体性能添加物为铋、铜、铟、稀土元素、镁、镍及锌等任一种或者任意几种，当含有多种元素时，总含量不超过1%。 
进一步设置是所述步骤（2）中混粉中：带增强基体性能添加物的银粉与氧化物的比例在92:8至78:28之间；添加物粉比例占总重量比为0.01-6%；银粉粒度为-200目，氧化物度为＜15μm，添加物粉粒度为＜30μm；混粉工艺为干式机械混粉、湿式机械混粉、球磨混粉、高能球磨混粉等任意混粉工艺。 
进一步设置是所述步骤（3）中冷等静压的压力在100MPa-250Mpa。 
进一步设置是所述步骤（4）烧结，其中烧结温度为750℃-920℃,时间为2h-5h，氮气条件下或者真空条件下或者氩气条件下。 
进一步设置是所述步骤（5）的加热温度为700℃-900℃，挤压速度在1-15mm/s，挤压成型后为线材或者带材或者板材。 
本发明的另一个目的提供一种带增强基体性能添加物的银氧化物触点材料，其技术方案是包括以下组分：氧化物粉，增强基体性能添加物、第二添加物粉，余量为银，第二添加物可以为氧化钨、氧化物钼、稀土氧化物、氧化铟、氧化镍、氧化碲、氧化铜、氧化铋，增强基体性能添加物为铋、铜、铟、稀土元素、镁、镍及锌等任一种或者任意几种。 
本发明最大的特点是采用带有增强基体性能的添加物的银粉，从而解决了常规银氧化物材料中银基体为纯银基体，其抗电流冲击、电弧烧蚀、抗熔焊性能均较差；同时改善了银与氧化物之间润湿情况，使氧化物材料始终包围在带有增强性能的银基体中，降低了氧化物的聚集、漂浮趋势，进一步提高了触点材料的抗电弧烧蚀能力；同时由于增加基体性能的添加物合金总量控制的较低，基本不会降低银基体的导电性能，甚至会进一步提高其导电性能，所以该材料接触性能也可以保证。本发明采用的带有增强基体性能的添加物的银粉水雾化制备技术、触点材料混粉制备技术，均工艺非常简单，适合工业化大批量生产。 
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步介绍。 
附图说明
图1 本发明工艺流程图。 
具体实施方式
    下面通过实施例对本发明进行具体的描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，该领域的技术工程师可根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。 
实施例1
以AgLa-SnO210材料制备为例子
1、19.98kg Ag锭、0.02kgMg在1300℃条件下熔炼，然后在1250℃条件下水雾化制粉，水雾化压力为38MPa，最后粉体过200目筛，从而得到AgLa合金粉；
2、9kg的AgLa粉与1kg的3μm的SnO2粉机械干混粉制备出AgLa-SnO210粉；
3、AgLa-SnO210粉在冷等静压机上180MPa压力下制锭，锭子直径85mm。
4、AgLa-SnO210锭子在真空条件下烧结4h，烧结温度850℃。 
5、AgLa-SnO210锭子在800℃条件下挤压，挤压规格为Φ6。 
6、AgLa-SnO210线材经过冷拉拔机，冷拉拔至需要的直径尺寸。 
本实例制备的AgLa-SnO210物理性能如下：密度10.1g/cm3、电阻率2.2μΩ.cm、硬度(HV0.3)91（半硬态）、抗拉强度331MPa。 
实施例2
以AgMgNi-SnO2In2O312材料制备为例子
1、19.98kg 的Ag锭、0.01kg的Ni片、0.01kgMg锭在1200℃条件下熔炼，然后在1150条件下水雾化制粉，水雾化压力为42MPa，最后粉体过200目筛，从而得到AgMgNi合金粉；
2、8.8kg的AgMgNi粉与1.0kg的4μm的SnO2粉、0.2kg的5μm的In2O3粉机械干混粉制备出AgMgNi-SnO2In2O312粉；
3、AgMgNi-SnO2In2O312粉在冷等静压机上220MPa压力下制锭，锭子直径86mm。
4、AgMgNi-SnO2In2O312锭子在真空下烧结4h，烧结温度860℃。 
5、AgMgNi-SnO2In2O312锭子在820℃条件下挤压，挤压规格为Φ6。 
6、AgMgNi-SnO2In2O312线材经过冷拉拔机，冷拉拔至需要的直径尺寸。 
本实例制备的AgMgNi-SnO2In2O312丝材触点物理性能如下：密度9.91g/cm3、电阻率2.38μΩ.cm、硬度(HV0.3)102、抗拉强度354MPa。 
实施例3
以AgCuNi-ZnO10材料制备为例子
1、19.98kg 的Ag锭、0.01kg的Cu棒、0.01kg的Ni片，在1300℃条件下熔炼，然后在1250℃条件下水雾化制粉，水雾化压力为60MPa，最后粉体过200目筛，从而得到AgCuNi合金粉；
2、9kg的AgCuNi粉与1kg的7μm的ZnO粉机械干混粉制备出AgCuNi-ZnO10粉；
3、AgCuNi-ZnO10粉在冷等静压机上180MPa压力下制锭，锭子直径83mm。
4、AgCuNi-ZnO10锭子在真空条件下烧结4h，烧结温度800℃。 
5、AgCuNi-ZnO10锭子在780℃条件下挤压，挤压规格为40X4。 
6、AgCuNi-ZnO10带材经过冷轧机轧制、冲制至需要的规格。 
本实例制备的AgCuNi-ZnO10片点物理性能如下：密度9.68g/cm3、电阻率2.29μΩ.cm、硬度（HV0.3）87。 

Claims (7)

1.一种带增强基体性能添加物的银氧化物触点材料制备方法，其特征在于：原料为氧化物粉，增强基体性能添加物、第二添加物粉，余量为银，第二添加物可以为氧化钨、氧化物钼、稀土氧化物、氧化铟、氧化镍、氧化碲、氧化铜、氧化铋中任一种或者任意几种组合，增强基体性能添加物为铋、铜、铟、稀土元素、镁、及锌中任一种或者任意几种，其特征在于制作步骤依次如下：
(1)水雾化制粉
将银和增强基体性能添加物合金经过熔炼、水雾化，制备成带有增加基体性能的银粉
(2)混粉
将带有增强基体性能添加物的银粉与氧化物粉、第二添加物粉通过混粉工艺制备成混合粉
（3）冷等静压
将制备的混合粉进行冷等静压，压制成锭；
（4）烧结
将压制成锭进行烧结；
（5）热挤压成型
将锭子加热并挤压成形；
 （6）材料成型加工
将挤压的线材或者板带材经过拉拔或者轧制成最终产品。
2.根据权利要求1所述的一种带增强基体性能添加物的银镍触点材料制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中熔炼温度在1100-1300℃，雾化温度在1000-1200℃，雾化水压在20-60MPa；增加基体性能的添加物合金的含量相对于银质量比为0.01-1%范围；增加基体性能添加物为铋、铜、铟、稀土元素、镁、镍及锌等任一种或者任意几种，当含有多种元素时，总含量不超过1%。
3.根据权利要求1所述的一种带增强基体性能添加物的银氧化物触点材料制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中混粉中：带增强基体性能添加物的银粉与氧化物的比例在92:8至78:28之间；添加物粉比例占总重量比为0.01-6%；银粉粒度为-200目，氧化物度为＜15μm，添加物粉粒度为＜30μm；混粉工艺为干式机械混粉、湿式机械混粉、球磨混粉、高能球磨混粉等任意混粉工艺。
4.根据权利要求1所述的一种带增强基体性能添加物的银氧化物触点材料制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中冷等静压的压力在100MPa-250Mpa。
5.根据权利要求1所述的一种带增强基体性能添加物的银氧化物触点材料制备方法，其特征在于：所述步骤（4）烧结，其中烧结温度为750℃-920℃,时间为2h-5h，氮气条件下或者真空条件下或者氩气条件下。
6.根据权利要求1所述的一种带增强基体性能添加物的银氧化物触点材料制备方法，其特征在于：所述步骤（5）的加热温度为700℃-900℃，挤压速度在1-15mm/s，挤压成型后为线材或者带材或者板材。
7.一种如权利要求1所述的制备方法制备的带增强基体性能添加物的银氧化物触点材料，其特征在于包括以下组分：氧化物粉，增强基体性能添加物、第二添加物粉，余量为银，第二添加物可以为氧化钨、氧化物钼、稀土氧化物、氧化铟、氧化镍、氧化碲、氧化铜、氧化铋等任一种或者任意几种，增强基体性能添加物为铋、铜、铟、稀土元素、镁、镍及锌等任一种或者任意几种，带增强基体性能添加物的银粉与氧化物的质量比在92:8至78:28之间；第二添加物粉比例占总重量比为0.01-6%；增强基体性能添加物占总含量的0.01-1%。
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