CN101608272A

CN101608272A - AgNi电触头材料及其制备方法

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Publication number: CN101608272A
Application number: CNA2009100550570A
Authority: CN
Inventors: 陈晓; 甘可可; 祁更新; 陈乐生
Original assignee: Wenzhou Hongfeng Electrical Alloy Co Ltd
Current assignee: Wenzhou Hongfeng Electrical Alloy Co Ltd
Priority date: 2009-07-20
Filing date: 2009-07-20
Publication date: 2009-12-23

Abstract

本发明公开一种AgNi基电触头材料及其制备方法，电触头材料包含的组分及重量百分比含量为：5％≤镍≤10％、0.1％≤碳化钨≤5％，余量为银。本发明考虑镍颗粒的分布及纤维取向，制造工艺采用球磨、压制、烧结、挤压工艺方法。由于碳化钨具有高硬度、高强度、高熔点，与银的结合强度较好，与传统AgNi电触头材料相比，本发明得到的AgNi电触头材料具有更高的抗熔焊性，耐电弧烧损能力和较高的电寿命。

Description

AgNi电触头材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种粉末合金材料技术领域的电触头材料，具体地说，涉及的是一种AgNi电触头材料及其制备方法。

背景技术

Ag-Ni触头材料具有良好的导电、导热性能，接触电阻低而稳定，抗侵蚀性能优良，并且容易加工，焊接性能优良。另外，该材料制造成本低，适合大规模生产。因此Ag-Ni材料一直是中小容量控制电器中首选的触头材料。近年来，国内外不断推出各种系列的新型断路器，这些新型的断路器要求更小的体积，更高的分断能力。

因此如何进一步提高AgNi材料的抗熔焊性能，以扩大其使用电流范围，就具有重要的实用价值。关于改善AgNi材料抗熔焊性的方法，国内外基本研究方向为在AgNi材料中添加一种或几种组合的添加剂。具体如下：

(1)U.S.Pat.No.5，198015；

(2)Morin，L.；Jemma，N.B；Contacts materials performances under break arcin automotive applications.IEEE transactions on components and packagingtechnologies，Volume：23 Issure：2，June 2000.pp 367-375.

(3)郑福前、谢明；Ag-10Ni合金的机械合金化，贵金属，1998.19(4)

(4)一种低压电器用的电触头材料；CN100365747C

(5)一种抗熔焊性高的银镍基电触头材料及其制备方法；CN1478913A

文献(1)中报道了在AgNi材料中添加亚微米NiO颗粒，使其分布在Ni颗粒之间，从而使得在使用过程中Ni颗粒与NiO颗粒共同作用减少触头表面电弧聚集。

文献(2)、(4)、(5)描述了在AgNi材料中添加W，Mo，Cr，金刚石等元素，结果表明尽管这些添加元素对抗熔焊性没有直接改善，但是这些元素可以降低AgNi材料的表面接触电阻，在一定程度上间接改善了材料的抗熔焊性能。

文献(3)描述了采用机械合金方法制备AgNi材料的性能，表明机械合金化方法有助于改善材料抗熔焊性能。

综上所述，国内外研究对于改善Ag-Ni材料的抗熔焊性做了不少的研究工作，机械合金化容易引入外来杂质，已有的添加元素对于材料抗熔焊性的提高有限，Ag-Ni材料的抗熔焊性依然不如Ag-CdO和Ag-SnO₂系列材料。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足和缺陷，提供一种抗熔焊性能高的新型AgNi电触头材料及其制备方法，可以进一步改善AgNi材料的抗熔焊性能，从而扩大AgNi材料的使用范围。

为实现上述的目的，本发明采用的技术解决方案是：

本发明提供一种抗熔焊性能高的新型AgNi电触头材料，其包含的组分及重量百分比含量为：5％≤镍(Ni)≤10％、0.1％≤碳化钨(WC)≤5％，余量为银；银粉和镍粉的平均粒度为-200目，WC粉平均粒度在0.1～10um之间。

本发明还提供上述新型AgNi电触头材料的制备方法，采用压制、烧结、挤压成型，在制备中对工艺流程中的一些条件参数进行控制，实现镍颗粒的纤维排布。该方法包括以下步骤：

第一步，首先将Ag粉和Ni粉过筛；

第二步，将WC粉和过筛后的银粉、镍粉按成分比例混合球磨；

第三步，将球磨后的粉末压制成坯料；

所述将球磨后的粉末压制成坯料，是指在100MPa～500MPa等静压压强下将球磨后的粉末压制成坯料。

第四步，对压制成型的坯料进行烧结；

所述烧结，其中烧结温度为750～950℃，烧结时间为1～10h，氢气气氛或惰性气氛保护。

第五步，对烧结后的坯料进行热压；

所述热压，其中热压温度500～950℃，热压压力在100～700MPa之间，热压保温时间为5～60min。

第六步，对热压后的坯体进行复烧；

所述复烧，其中工艺参数同第四步，即烧结温度为750～950℃，烧结时间为1～10h，氢气气氛或惰性气氛保护。

第七步，对复烧后的坯体进行热挤压，得到所述的新型AgNi触头材料。

所述热挤压是在液压机上进行。

所述热挤压，其中坯料加热温度在400～900℃，挤压模具预热温度100～500℃，挤压速度为5～8cm/min，挤压比为10～400。

本发明的新型AgNi触头材料，经过装机试验检测表明，抗熔焊性能与Ag-CdO12相当。电寿命比市场常见的AgNi材料提高10倍以上，其他性能没有下降，制造成本相当。这主要是因为在添加高熔点且可分解的WC颗粒后，改善了触头表面的抗熔焊性，延长了触头材料的使用寿命。当WC含量超过5wt％后，将影响材料的加工性能，使后续产品加工变得困难。当WC含量小于0.1wt％时，其对材料抗熔焊性能的改善不明显。

附图说明

图1为本发明的实施例生产工艺流程图

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，以下的说明仅为理解本发明技术方案之用，不用于限定本发明的范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

实施例一

1、首先将89.9wt％Ag粉和10wt％Ni粉过200目筛；

2、之后与0.1wt％的WC粉(平均粒度为0.1μm)混合球磨；

3、然后将球磨好的粉料在等静压强为100MPa下压制成坯体；

4、将压坯在氢气气氛下950℃烧结5h；

5、随后对烧结体进行热压，热压温度为500℃，热压压力为700MPa，保压5分钟；

6、然后将热压后坯体按照上述步骤4)烧结工艺复烧一次；

7、再将复烧后的坯体在液压机上进行热挤压成线材或板材，热挤压温度为400℃，热挤压速度为5cm/min，模具预热温度为100℃，挤压比为10。

相比传统AgNi材料，所获得材料电寿命提高10倍，抗熔焊性能提高300％，抗拉强度为356MPa，电阻率为1.9μΩ.cm，硬度97HV。

实施例二

1、首先将90％Ag粉和5wt％Ni粉过200目筛；

2、之后与5wt％的WC粉(平均粒度为10μm)混合球磨；

3、然后将球磨好的粉料在等静压强为500MPa下压制成坯体；

4、将压坯在氢气气氛下750℃烧结10h；

5、随后对烧结体进行热压，热压温度为950℃，热压压力为100MPa，保压60分钟；

6、然后将热压后坯体按照上述步骤4)烧结工艺复烧一次；

7、再将复烧后的坯体在液压机上进行热挤压成线材或板材，热挤压温度为900℃，热挤压速度为8cm/min，模具预热温度为500℃，挤压比为400。

相比传统AgNi材料，所获得材料电寿命提高12倍，抗熔焊性能提高500％，抗拉强度为383MPa，电阻率为2.1μΩ.cm，硬度105HV。

实施例三

1、首先将90wt％Ag粉和6wt％Ni粉过200目筛；

2、之后与4wt％的WC粉(平均粒度为0.1μm)混合球磨；

3、然后将球磨好的粉料在等静压强为400MPa下压制成坯体；

4、将压坯在氢气气氛下900℃烧结8h；

5、随后对烧结体进行热压，热压温度为550℃，热压压力为700MPa，保压40分钟；

6、然后将热压后坯体按照上述步骤4)烧结工艺复烧一次；

7、再将复烧后的坯体进行热挤压成线材或板材，热挤压温度为450℃，热挤压速度为8cm/min，模具预热温度为250℃，挤压比为250。

相比传统AgNi材料，所获得材料电寿命提高15倍，抗熔焊性能提高600％，抗拉强度为390MPa，电阻率为2.2μΩ.cm，硬度110HV。

实施例四

1、首先将85wt％Ag粉和10wt％Ni粉过200目筛；

2、之后与5wt％的WC粉(平均粒度为1μm)混合球磨；

3、然后将球磨好的粉料在等静压强为500MPa下压制成坯体；

4、将压坯在氢气气氛下800℃烧结10h；

5、随后对烧结体进行热压，热压温度为600℃，热压压力为500MPa，保压10分钟；

6、然后将热压后坯体按照上述步骤4)烧结工艺复烧一次；

7、再将复烧后的坯体在液压机上进行热挤压成线材或板材，热挤压温度为450℃，热挤压速度为5cm/min，模具预热温度为450℃，挤压比为50。

相比传统AgNi材料，所获得材料电寿命提高13倍，抗熔焊性能提高400％，抗拉强度为366MPa，电阻率为2.0μΩ.cm，硬度98HV。

实施例五

1、首先将88wt％Ag粉和9wt％Ni粉过200目筛；

2、之后与3wt％的WC粉(平均粒度为2μm)混合球磨；

3、然后将球磨好的粉料在等静压强为150MPa下压制成坯体；

4、将压坯在氩气气氛下900℃烧结3h；

5、随后对烧结体进行热压，热压温度为550℃，热压压力为500MPa，保压30分钟；

6、然后将热压后坯体按照上述步骤4)烧结工艺复烧一次；

7、再将复烧后的坯体在液压机上进行热挤压成线材或板材，热挤压温度为700℃，热挤压速度为7cm/min，模具预热温度为450℃，挤压比为400。

相比传统AgNi材料，所获得材料电寿命提高13倍，抗熔焊性能提高350％，抗拉强度为343MPa，电阻率为2.0μΩ.cm，硬度100HV。

实施例六

1、首先将94.9wt％Ag粉和5wt％Ni粉过200目筛；

2、之后与0.1wt％的WC粉(平均粒度为0.1μm)混合球磨；

3、然后将球磨好的粉料在等静压强为150MPa下压制成坯体；

4、将压坯在氢气气氛下850℃烧结8h；

5、随后对烧结体进行热压，热压温度为650℃，热压压力为450MPa，保压60分钟；

6、然后将热压后坯体按照上述步骤4)烧结工艺复烧一次；

7、再将复烧后的坯体在液压机上进行热挤压成线材或板材，热挤压温度为500℃，热挤压速度为5cm/min，模具预热温度为200℃，挤压比为80。

相比传统AgNi材料，所获得材料电寿命提高11倍，抗熔焊性能提高400％，抗拉强度为390MPa，电阻率为2.1μΩ.cm，硬度103HV。

Claims

1.一种AgNi电触头材料，其特征在于，包含的组分及重量百分比含量为：5％≤镍≤10％、0.1％≤碳化钨≤5％，余量为银。

2.根据权利要求1所述的AgNi电触头材料，其特征在于，所述银、镍的平均粒度为-200目。

3.根据权利要求1所述的AgNi电触头材料，其特征在于，所述碳化钨平均粒度在0.1～10um之间。

4.一种如权利要求1所述的AgNi电触头材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，首先将银Ag粉和镍Ni粉过筛；

第二步，将碳化钨WC粉和过筛后的银粉、镍粉按成分比例混合球磨；

第三步，将球磨后的粉末压制成坯料；

第四步，对压制成型的坯料进行烧结；

第五步，对烧结后的坯料进行热压；

第六步，对热压后的坯体进行复烧；

5.如权利要求4所述的AgNi电触头材料的制备方法，其特征在于，第三步中，所述将球磨后的粉末压制成坯料，是指在100MPa～500MPa等静压压强下将球磨后的粉末压制成坯料。

6.如权利要求4所述的AgNi电触头材料的制备方法，其特征在于，第四步中，所述烧结，其中烧结温度为750～950℃，烧结时间为1～10h，氢气气氛或惰性气氛保护。

7.如权利要求4所述的AgNi电触头材料的制备方法，其特征在于，第五步中，所述热压，其中热压温度500～950℃，热压压力在100～700MPa之间，热压保温时间为5～60min。

8.如权利要求4所述的AgNi电触头材料的制备方法，其特征在于，第六步中，所述复烧，其中工艺参数同第四步，即烧结温度为750～950℃，烧结时间为1～10h，氢气气氛或惰性气氛保护。

9.如权利要求4所述的AgNi电触头材料的制备方法，其特征在于，第七步中，所述热挤压，其中坯料加热温度在400～900℃，挤压模具预热温度100～500℃，挤压速度为5～8cm/min，挤压比为10～400。

10.如权利要求4或9所述的AgNi电触头材料的制备方法，其特征在于，第七步中，所述热挤压是在液压机上进行。