CN107598176A - 一种银金属氧化物电接触材料的制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种银金属氧化物电接触材料的制备工艺，包括以下步骤：（1）将银、金属组分添加物、以及其他添加物熔化形成合金熔液；（2）采用合金熔液制成型成合金球体；（3）将合金球体烘干；（4）筛选出直径为0.5～5mm的合金球体；（5）将合金球体按照直径每增加0.5mm进行分级；（6）分级后的合金球体在设定的温度、压力、时间条件下内氧化；（7）氧化后的合金球体合并压制成锭子；（8）锭子经烧结后挤压成较粗的银金属氧化物线材；（9）银金属氧化物线材拉拔至成品规格。该工艺的优点是材料利用率高、工序少、生产周期短、不存在贫氧化物区。

Description

一种银金属氧化物电接触材料的制备工艺

技术领域

本发明属于电接触材料领域，具体是一种银金属氧化物电接触材料的制备工艺。

背景技术

在电触头领域，银金属氧化物材料由于具有优良的抗电弧侵蚀性、抗熔焊性和低而稳定的接触电阻等综合电性能，在整个电触头材料体系中占有重要的地位。银金属氧化物线材最常见的制备工艺有三种，分别为内氧化工艺、预氧化工艺和粉末冶金工艺。

传统的内氧化工艺流程如下：

合金熔炼——锭子车削——挤压——线材拉拔——内氧化——冲断——压锭——烧结——挤压——线材拉拔——成品。其生产过程简要说明如下：将银、金属和添加物熔化形成合金，浇铸成圆锭，车削去除锭子表面氧化皮和杂质，锭子预热均匀后挤压成较粗的合金线材，拉拔至较细的合金线材，然后在一定的温度和压力下内氧化形成银金属氧化物线材，内氧化后的线材冲断成一定程度的线段，压制成圆锭，经过烧结后二次挤压成较粗的线材，然后拉拔至所需的直径，制成银金属氧化物成品线材。内氧化工艺可以获得较粗的氧化物颗粒，经过二次挤压后可以获得加工性能优良的银金属氧化物线材。实际生产过程中，由于生产习惯的不同，不同的触头材料的厂家会在传统的内氧化工艺流程上进行一些微调，例如丝材拉拔后首先进行冲断，冲断的料段进行内氧化，然后再压锭烧结进行二次挤压。这种生产工艺的缺点是生产工序多，周期长，存在贫氧化物区。

专利CN102154572B公开了一种梯度内氧化法制备银氧化锡氧化铟电接触材料的工艺方法，其工艺步骤为：合金熔炼——锭子车削——挤压线材——拉拔——冲断——阶梯内氧化——压锭——烧结——挤压——拉拔——成品；或者合金熔炼——锭子车削——挤压板材——轧制——破碎——阶梯内氧化——压锭——烧结——挤压——拉拔——成品。其目的是通过阶梯内氧化工艺消除传统的银氧化锡氧化铟材料内氧化过程中表面析出的纯银层。

专利CN101950696B公开了一种银氧化锡触头材料的制备方法，其工艺步骤为：合金熔炼——锭子车削——热轧——冷轧——内氧化——破碎——压锭——烧结——挤压——拉拔——成品。生产过程中铸锭车削后没有经过挤压，但是增加了热轧工序，热轧和挤压的作用相同，都是将锭子经过加热后采用较大的变形量快速转换为较小的规格。

专利CN101777438B公开了一种高性能银氧化镉材料及其制备方法，其工艺步骤为：合金熔炼——锭子车削——挤压线材——线材拉拔——内氧化——冲断压锭——烧结——挤压——线材拉拔——成品。生产过程采用了传统的生产流程，在材料体系中添加了稀土混合物来提高氧化物分布的均匀性。

专利CN103700544B公开了一种组织均匀的银氧化锡电接触材料制备方法，其工艺步骤为：合金熔炼——锭子车削——挤压线材——线材拉拔——冲断压锭——锭子内氧化——复压——锭子车削——挤压——线材拉拔——成品。与传统的生产流程不同之处在于，合金线材拉拔冲断后，压制成合金锭然后进行内氧化，内氧化后的锭子经过再次车削后挤压成银金属氧化物线材。

专利CN106048289A公开了一种粗细颗粒搭配内氧化法银氧化镉材料制作工艺，其工艺步骤为：合金熔炼——锭子车削——挤压线材——线材拉拔——冲断——内氧化——压锭——烧结——挤压——线材拉拔——成品。生产过程采用了传统的生产流程，在内氧化过程中采用了先低温氧化然后高温氧化的特殊氧化工艺，获得了氧化物颗粒粗细搭配的银氧化镉材料。

上述专利所采用的工艺流程，以及传统的内氧化工艺流程，都存在工序较多、生产周期较长、存在贫氧化物区的不足之处，而如何缩短银金属氧化物线材的生产周期，减少生产工序，消除传统内氧化工艺中贫氧化物区对产品电性能的影响，是本行业的的难题，因此有必要进行改进。

发明内容

本发明的目的是为了克服传统内氧化工艺制备银金属氧化物线材的过程中存在的材料利用率低、生产周期长、工序繁多、存在贫氧化物区的缺点，而提供一种银金属氧化物电接触材料的制备工艺。该工艺材料利用率高、工序少、生产周期短、不存在贫氧化物区，降低制造成本，提高内氧化法银金属氧化物线材应用过程中的可靠性和一致性。

为实现上述目的，本发明的技术方案是包括以下步骤：

（1）将银、金属组分添加物、以及其他添加物熔化形成合金熔液；

（2）采用合金熔液制成型成合金球体；

（3）将合金球体烘干；

（4）筛选出直径为0.5～5mm的合金球体；

（5）将合金球体按照直径每增加一个直径增加值进行分级；

（6）分级后的合金球体在规定的温度和压力条件下内氧化；

（7）氧化后的合金球体合并压制成锭子；

（8）锭子经烧结后挤压成较粗的银金属氧化物线材；

（9）银金属氧化物线材拉拔至成品规格。

进一步设置是所述的步骤（2）通过金属撒珠机、金属球体成型机或金属造粒机将合金熔液制成型成合金球体。

进一步设置是步骤（1）中的金属组分添加物包括Cd、Sn、In、Zn、Cu中的一种或者几种，其他添加物包括Bi、Ni、Al、Sb、Te、Co中的一种或几种。

进一步设置是步骤（5）中合金球体分级标准为直径每增加0.5mm的直径增加值为一个档次，将直径在0.5～5mm范围内的合金球体分为9个档次。

进一步设置是所述步骤（6）的内氧化时间根据级别参照下表。

进一步设置是所述步骤（6）所述内氧化的温度和压力条件为：温度550℃～780℃，压力0.3MPa～1.5MPa。

与传统内氧化工艺相比，本发明具有的优点和积极效果：

1、材料利用率高、生产周期短。本发明采用合金熔液直接制备合金球体然后内氧化的工艺，内氧化之后的工艺与传统工艺相同，而内氧化之前的工艺与传统工艺的最大区别是取消了锭子车削、挤压等严重影响材料利用率和生产周期的工序，开发了一种更快捷、材料利用率更高的生产方式；

2、使银金属氧化物触头材料电性能具有更好的一致性和可靠性。传统内氧化工艺采用线材内氧化、线段内氧化，其它专利用提及的碎片内氧化、锭子内氧化等，在内氧化过程中会形成线状或者面状的贫氧化物区，虽然经过二次挤压后可以显著消除贫氧化物区的影响，但是在小范围内由于贫氧化物区的存在，导致银金属氧化物材料电性能的一致性和可靠性降低。本发明采用金属球体内氧化的工艺，由于球体氧化过程中各个方向氧化速度相同，最终形成的贫氧化物区只是集中在球体的中心点。与传统工艺中线状或者面状的贫氧化物区相比，点状的贫氧化物区极大的减少了贫氧化物区与正常组织的比例，提高了材料的均匀性，进而提高了材料的一致性和可靠性。

3、本发明设计的工艺路线简单，与常规内氧化工艺相比具有更低的制造成本，适合大批量生产。

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 本发明的工艺流程图。

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。

实施例一：

a)将22.200kg Ag、2.750kg Cd、0.050kg Ni熔化形成合金熔液；

b)采用金属撒珠机制备AgCd合金球体颗粒并烘干；

c)AgCd合金球体筛选尺寸范围0.5～5mm；

d)合金球体分级标准为直径每增加0.5mm为一个档次，将直径在0.5～5mm范围内的合金球体分为9个档次；

e)合金球体氧化温度600℃，氧化压力0.60MPa，氧化时间根据颗粒分级参照下表：

f)氧化后的银金属氧化物球体合并压锭并烧结；

g)锭子挤压规格Φ6mm的线材，然后拉拔至成品规格。

实施例二：

a)将22.500kgAg、1.575kgSn、0.825kgIn、0.050kg Bi、0.025kg Te、0.025kgCo熔化形成合金熔液；

b)采用金属球体成型机制备AgSnIn合金球体颗粒并烘干；

c)AgSnIn合金球体筛选尺寸范围0.5～5mm；

d)合金球体分级标准为直径每增加0.5mm为一个档次，将直径在0.5～5mm范围内的合金球体分为9个档次；

e)合金球体氧化温度550℃，氧化压力1.50MPa，氧化时间根据颗粒分级参照下表：

f)氧化后的银金属氧化物球体合并压锭并烧结；

g)锭子挤压较粗规格的线材，然后拉拔至成品规格。

实施例三：

a)将21.912kgAg、3.000kgCu、0.025kgSb、0.013kgAl、0.050kgNi熔化形成合金熔液；

b)采用金属造粒机制备AgCu合金球体颗粒并烘干；

c)AgCu合金球体筛选尺寸范围0.5～5mm；

d)合金球体分级标准为直径每增加0.5mm为一个档次，将直径在0.5～5mm范围内的合金球体分为9个档次

e)合金球体氧化温度780℃，氧化压力0.30MPa，氧化时间根据颗粒分级参照下表：

f)氧化后的银金属氧化物球体合并压锭并烧结；

g)锭子挤压较粗规格的线材，然后拉拔至成品规格。

实施例四：

a)将22.775kgAg、2.075kgZn、0.125kgCu、0.025kgNi熔化形成合金熔液；

b)采用金属球体成型机制备AgZn合金球体颗粒并烘干；

c)AgZn合金球体筛选尺寸范围0.5～5mm；

d)合金球体分级标准为直径每增加0.5mm为一个档次，将直径在0.5～5mm范围内的合金球体分为9个档次

e)合金球体氧化温度700℃，氧化压力0.90MPa，氧化时间根据颗粒分级参照下表：

f)氧化后的银金属氧化物球体合并压锭并烧结；

g)锭子挤压较粗规格的线材，然后拉拔至成品规格。

Claims (6)

1.一种银金属氧化物电接触材料的制备工艺，其特征在于包括以下步骤：

（1）将银、金属组分添加物、以及其他添加物熔化形成合金熔液；

（2）采用合金熔液制成型成合金球体；

（3）将合金球体烘干；

（4）筛选出直径为0.5～5mm的合金球体；

（5）将合金球体按照直径每增加一个直径增加值进行分级；

（6）分级后的合金球体在一定的温度和压力条件下内氧化；

（7）氧化后的合金球体合并压制成锭子；

（8）锭子经烧结后挤压成较粗的银金属氧化物线材；

（9）银金属氧化物线材拉拔至成品规格。

2.根据权利要求1所述的一种银金属氧化物电接触材料的制备工艺，其特征在于：所述的步骤（2）通过金属撒珠机、金属球体成型机或金属造粒机将合金熔液制成型成合金球体。

3.根据权利要求1所述的一种银金属氧化物电接触材料的制备工艺，其特征在于：步骤（1）中的金属组分添加物包括Cd、Sn、In、Zn、Cu中的一种或者几种，其他添加物包括Bi、Ni、Al、Sb、Te、Co中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种银金属氧化物电接触材料的制备工艺，其特征在于：步骤（5）中合金球体分级标准为直径每增加0.5mm的直径增加值为一个档次，将直径在0.5～5mm范围内的合金球体分为9个档次。

5.根据权利要求4所述的一种银金属氧化物电接触材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤（6）的内氧化时间根据合金球体的颗粒尺寸a对应设置，具体为：

0.5mm≤a＜1.0mm，则内氧化时间为7～9h；

1mm≤a＜1.5mm，则内氧化时间为11～15h；

1.5mm≤a＜2mm，则内氧化时间为15～20h；

2.0mm≤a＜2.5mm，则内氧化时间为20～25 h；

2.5 mm≤a＜3.0 mm，则内氧化时间为35～40 h；

3.0 mm≤a＜3.5 mm，则内氧化时间为50～55 h；

3.5 mm≤a＜4.0 mm ，则内氧化时间为70～75 h；

4.0 mm≤a＜4.5 mm ，则内氧化时间为90～95 h；

4.5 mm≤a＜5.0 mm ，则内氧化时间为110～120 h。

6.根据权利要求1或5所述的一种银金属氧化物电接触材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤（6）所述内氧化的温度和压力条件为：温度550℃～780℃，压力0.3MPa～1.5MPa。