CN101777438B - 一种高性能银氧化镉材料及其制造方法 - Google Patents

一种高性能银氧化镉材料及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高性能银氧化镉材料及其制造方法。其特征在于：银氧化镉原料的成分为银85-97％、镉2-15％、镍0.01-0.5％、锡0.01-1％及稀土混合物0.01-0.5％。一种高性能银氧化镉材料的制造方法，其特征在于：称取一定量的银、镉、镍、锡和稀土混合物置于中频感应炉中进行熔炼铸锭，利用挤压机将铸锭挤压成粗线材，再用拉丝模拉丝成细线材，之后用内氧化炉对细线材进行预氧化，接着将细线材切丝压锭，最后成型加工。本发明提高了银氧化镉材料的抗氧化性、耐电弧烧损力、耐磨损力，并延长使用寿命，可使用于各种工作环境，生产成本低，制造方法简单，设备和生产要求低。

Description

一种高性能银氧化镉材料及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种高性能银氧化镉材料及其制造方法。
背景技术
电触头是断路器、开关柜、隔离开关、接地开关的重要部件，其性能直接影响这些电器的质量及使用寿命。目前电触头主要采用银基材料，银基材料不仅导电导热性好，而且还有一定抗电腐蚀性能。但由于纯银硬度低、抗磨损性能差、价格昂贵；因此生产中一般在银基上添加金属氧化物作为第二相。银氧化镉因为抗熔焊性好、耐电弧烧损且耐磨损佳，所以具有良好的使用性能，可应用的电压从几伏到上千伏。因此，银氧化镉是工业上最普遍采用的电触头材料之一。
由于银和氧化镉不能互溶，因此工业上采用粉末冶金法或内氧化法制成具有氧化镉组织微细化和均匀分布的银氧化镉合金。粉末冶金法生产出的银氧化镉虽然具有良好的抗熔焊性，但其电寿命短；而传统的内部氧化法虽然可以提高银氧化镉的电寿命，但其抗熔焊性较差。
中国专利ZL95111070.5，公开了一种以银-氧化镉为基础的电接触材料及其生产工艺。该专利公布的银氧化镉电接触材料含有Ag80％-88％，CdO12-20％，Ni 0.1-0.2％。其银氧化镉的生产工艺为熔炼、加工成碎屑、高温高压氧化、成型、挤压和拉拔。这种银氧化镉电接触材料由于提高了氧化镉的含量，因此节省了银的用量。但由于其生产工艺需要将熔炼后的原料加工成碎屑，因此工艺相对比较复杂，生产成本较高。同时，加工成碎屑后马上进行氧化形成银氧化镉，因此这种银氧化镉不能适应较恶劣的工作环境且电寿命往往达不到使用要求。
所以，实际生产中需要一种对工作环境适应性强的高性能银氧化镉材料。同时，其生产工艺流程短，投资少，生产成本低。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种寿命高，抗熔焊性强，对工作环境适应性强的高性能银氧化镉材料。
本发明的目的之二是提供上述材料的制造方法，其生产工艺流程短，设备投资少，生产成本低。
本发明是这样实现的，一种高性能银氧化镉材料，其特征在于：按重量百分计，由以下材料组成：
银：85～97％
镉：2～15％
镍：0.01～0.5％
锡：0.01～1％
稀土混合物：0.01～0.5％
本发明的高性能银氧化镉材料，所述稀土混合物为镧、铈、钕、钪、钇、镨、钆、铒和镱中的一种，或者是其中的二种或二种以上混合。
本发明的高性能银氧化镉材料，所述稀土混合物优选镧、铈和钇的混合。
本发明的高性能银氧化镉材料，所述稀土混合物按重量百分比计，含钇65～85％，镧和铈混合物15～35％。
本发明的一种高性能银氧化镉材料的制造方法，其特征在于：首先按重量百分比称取一定量的银、镉、镍、锡和稀土混合物，然后置于中频感应炉中进行熔炼铸锭，接着利用挤压机将铸锭挤压成粗线材，然后用拉丝模拉丝成细线材，之后用内氧化炉对细线材进行预氧化，接着将细线材切丝压锭，最后成型加工，具体步骤如下：
a)配料，按重量百分比，称取银85-97％、镉2-15％、镍0.01-0.5％、锡0.01-1％和稀土混合物0.01-0.5％；
b)熔炼，将配好的原料置于中频感应炉中熔炼0.5-2小时，然后浇铸成锭；
c)挤压，用中频感应炉将铸锭预热2-6小时，预热温度为600-900℃；然后用930T挤压机将铸锭挤压成直径为Φ4mm-Φ8mm的粗线材，压力为10-30MPa；
d)拉丝，用拉丝模将挤压形成的粗线材拉拔成直径为Φ1.0mm-Φ4.0mm细线材；
e)预氧化，用内氧化炉对拉丝形成的细线材预氧化8-20小时，预氧化的温度为600-800℃，氧气压为1-6ka/cm2；
f)切丝压锭，将预氧化后的细线材切成小段，并用挤压机压成锭子；
g)成型加工，利用拉丝模，将粗丝材加工成所需线径丝材。
本发明的有益效果是：
1、本发明在银氧化镉中添加了镍、锡及稀土混合物，由于稀土元素的化学性质非常活泼，能与银生成固溶体，而氧在固溶体中的溶解度较高，因此经过预氧化产生的银氧化镉中氧化物的分布均匀。从而提高了银氧化镉材料的抗氧化性及耐电弧烧损能力，延长了银氧化镉材料的使用寿命。
2、本发明将熔炼后的原料混合物先进行挤压和拉丝，然后再预氧化，从而使得原料混合物的能够充分氧化，大大提高了耐电弧烧损能力和耐磨损力。使得所生产的银氧化镉材料可以广泛使用于各种工作环境。
3、本发明提高了镉的用量，并添加了稀土，从而在没有影响导电率、导热率的情况下，减少了银的用量，降低了生产成本。
4、本发明的制造方法流程简单，易于操作，设备和生产要求不高，制造成本低廉。
附图说明
附图为本发明的制造方法流程图
具体实施例
结合附图对本发明一种高性能银氧化镉材料及其制备方法做详细描述：
实施例1
银91.1％、镉8.75％、镍0.1％、锡0.01％、稀土混合物0.05％的成分配比进行配料；其中稀土混合物中，含钇65％，镧和铈混合物35％。将配好的材料置于中频感应炉中熔炼0.5-2小时；然后浇铸成锭。将铸锭放入中频感应炉预热2-6小时，预热温度为600-900℃；然后采用930T挤压机将铸锭挤压成直径为Φ4mm-Φ8mm的粗线材，压力为10-30MPa。再用拉丝模粗线材拉拔成直径为Φ1.0mm-Φ4.0mm线材。接着用内氧化炉对拉丝形成的线材进行预氧化，预氧化的温度为600-800℃，氧气压为1-6ka/cm2，预氧化的时间为8-20小时。将预氧化后的线材切成小段，并用挤压机压成锭子。最后利用拉丝模，将粗丝材加工成所需线径丝材。
实施例2
按银89.3％、镉10.5％、镍0.05％、锡：0.05％、稀土0.1％的成分配比进行配料，其中稀土混合物中，含钇70％，镧和铈混合物30％。将配好的材料置于中频感应炉中进行熔炼0.5-2小时；然后浇铸成锭。将铸锭放入中频感应炉预热2-6小时，预热温度为600-900℃；然后采用930T挤压机将铸锭挤压成直径为Φ4mm-Φ8mm的粗线材，压力为10-30MPa。再用拉丝模将粗线材拉拔成直径为Φ1.0mm-Φ4.0mm线材。接着用内氧化炉对拉丝形成的线材进行预氧化，预氧化的温度为600-800℃，氧气压为1-6ka/cm2，预氧化的时间为8-20小时。将预氧化后的线材切成小段，并用挤压机压成锭子。最后利用拉丝模，将粗丝材加工成所需线径丝材。
实施例3
按银85.97％、镉13.13％、镍0.2％、锡：0.5％、稀土0.2％的成分配比进行配料，其中稀土混合物中，含钇80％，镧和铈混合物20％。将配好的材料置于中频感应炉中进行熔炼0.5-2小时；然后浇铸成锭。将铸锭放入中频感应炉预热2-6小时，预热温度为600-900℃；然后采用930T挤压机将铸锭挤压成直径为Φ4mm-Φ8mm的粗线材，压力为10-30MPa。再用拉丝模将粗线材拉拔成直径为Φ1.0mm-Φ4.0mm线材。接着用内氧化炉对拉丝形成的线材进行预氧化，预氧化的温度为600-800℃，氧气压为1-6ka/cm2，预氧化的时间为8-20小时。将预氧化后的线材切成小段，并用挤压机压成锭子。最后利用拉丝模，将粗丝材加工成所需线径丝材。
上述实施例的性能指标如下表：
成品   密度g/cm3   硬度HV/kgf/mm2   电阻率μΩ.cm   抗拉强度MPa   延伸率％
 实施例1   10.05   109.1   2.18   386   2.5
 实施例2   10.21   96.7   2.17   353   3.0
 实施例3   10.07   90.9   2.28   352   7.0

Claims (2)

1. 一种高性能银氧化镉材料及其制造方法，其特征在于：首先按重量百分比称取一定量的银、镉、镍、锡和稀土混合物，然后置于中频感应炉中进行熔炼铸锭，接着利用挤压机将铸锭挤压成粗线材，然后用拉丝模拉丝成细线材，之后用内氧化炉对细线材进行预氧化，接着将细线材切丝压锭，最后成型加工，具体步骤如下：
 A）配料，按重量百分比，称取银85－97％、镉2－15％、镍0.01－0.5％、
锡0.01－1％和稀土混合物0.01－0.5％；
     B）熔炼，将配好的原料置于中频感应炉中熔炼0.5－2小时，然后浇铸成锭；
     C）挤压，用中频感应炉将铸锭预热2－6小时，预热温度为600－900oC；然后用930T挤压机将铸锭挤压成直径为φ4mm－φ8mm的粗线材，压力为10－30MPa；
     D）拉丝，用拉丝模将挤压形成的粗线材拉拔成直径为φ1.0－φ4.0mm细线材；
     E）预氧化，用内氧化炉对拉丝形成的细线材预氧化8－20小时，预氧化的温度为600－800oC，氧气压为1－6ka/cm2；
     F）切丝压锭，将预氧化后的细线材切成小段，并用挤压机压成锭子；
     G）成型加工，利用拉丝模，将锭子加工成所需线径丝材。
2.根据权利要求1所述的一种高性能银氧化镉材料及其制造方法，其特征在于：所述稀土混合物为镧、铈、钕、钪、钇、镨、钆、铒和镱中的一种，或者是其中的二种以上混合。
3.根据权利要求2所述的一种高性能银氧化镉材料及其制造方法，其特征在于：所述稀土混合物为镧、铈和钇的混合。
4.根据权利要求3所述的一种高性能银氧化镉材料及其制造方法，其特征在于，所述稀土混合物中，按重量百分比计，含钇65－85％，镧和铈混合物15－35％。
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