CN101944397A

CN101944397A - 一种银基陶瓷电触头材料及其制备方法

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Publication number: CN101944397A
Application number: CN 201010218401
Authority: CN
Inventors: 谢继峰; 柏小平; 翁桅; 颜小芳; 张秀芳
Original assignee: Fuda Alloy Materials Co Ltd
Current assignee: Fuda Alloy Materials Co Ltd
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2011-01-12

Abstract

本发明公开一种银基陶瓷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：1％≤二硼化钛≤40％，余量为银。本发明主要考虑陶瓷相颗粒的分布及增强效果，和纯银以及其它银合金材料相比，添加了陶瓷相制备的复合材料，其机械性能有所提高，复合材料的耐磨损性和抗电弧烧损能力明显的提高，适用于酸性环境下。

Description

一种银基陶瓷电触头材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种电接触材料及其生产工艺，尤其是涉及一种以二硼化钛陶瓷相增强银基电接触材料，既银基陶瓷电触头材料及其制备方法。

背景技术

目前，绝大多数低压电器触点主要采用银镍合金材料、银金属氧化物等。虽然这些触点材料都具有良好的导电性，但是又不可避免存在一些缺点。其中，银镍触点材料，随着工业配电电压等级的提高，其抗熔焊性差的特点变的越来越明显，而银金属氧化物中，银氧化锡和银氧化镉使用的最为普遍，银氧化锡先天性脆性以致其加工困难，银氧化镉虽然是“天生”的触头材料，但是其镉蒸汽具有毒性，因而限制了其使用领域。因此，找到一种既兼顾上述材料的优点，同时又避免上述材料缺点的新材料就具有重要的实用价值。

硼化物陶瓷材料用作高温结构材料国内外报道的较多，硼化物中尤其以二硼化钛最为突出，其具有高硬度(HK_0.1＝35GPa)、抗弯强度(350-575MPa)、低的密度(4.52g·cm^-3)、高的热导率(室温下λ＝24-60W·m^-1·K^-1)以及高的耐磨损性，其中最重要的一点是在绝大多数超硬陶瓷材料中TiB₂具有最低的电阻率(9μΩ·cm)。但是目前国内外关于硼化物来制作电触点材料还没有任何报道。

发明内容

本发明旨在发明一种新型的电触头材料——银基陶瓷电触头材料，丰富触头材料的应用以及技术领域，且克服传统的银镍合金材料、银金属氧化物触头材料的上述缺点。

本发明的另一个目的是提供一种银基陶瓷电触头材料的制备方法。采用本法可让银与增强相二硼化钛充分结合。

为实现本发明的第一个目的，本发明的技术方案是包含以下组分，以质量百分比计：

1％≤二硼化钛≤40％，余量为银，所述的银的平均粒度为-350目，二硼化钛粒度为4～8μm。

为实现本发明的另一个目的，本发明的技术方案是包括以下步骤：

(1)混粉，将银粉和TiB₂粉按比例混合球磨，所述银粉的平均粒度为-350目，二硼化钛粉粒度为4～8μm；

(2)制粒并压制，将球磨混合好的粉末中添加粘结剂进行制粒并模压成型获得坯体；本步骤步骤采用擦筛制粒，保证粉末的流动性，以便在自动压机上进行压制成型。本步骤的模压成型在油压机上进行，其工艺条件是在100～750MPa压强下对经过制粒的粉末进行模压成型。

(3)烧结，将坯体在保护性气氛下进行脱粘结剂烧结；本步骤其工艺条件是：脱粘结剂温度在200～450℃之间，保温时间为0.5～3小时，烧结温度在750～900℃，烧结时间为0.5～3小时，氢气气氛或者惰性气氛保护。

(4)复压，对烧结后的坯体进行复压；本步骤在油压机上进行，其工艺条件是在400～1200MPa压强下进行压制，保压时间3～10秒钟

(5)退火，对复压后的坯体在保护性气氛下进行退火。本步骤退火工艺条件是：处理温度为400～650℃，保温时间为2～6小时，氢气气氛或惰性气氛保护。

本发明的优点在于：

1、本发明开创性的选用了二硼化钛颗粒增强银基复合材料，采用混粉压制烧结工艺。二硼化钛最突出的优点是具有良好的导电性，具有像金属一样的电子导电性以及正的电阻率温度系数，而且优于金属钛的导电性。常温下，它的电阻几乎可以与Cu相比，这使它能够弥补大部分陶瓷材料的不足，TiB₂优良的导电及机械性能为其在导电材料中的应用开辟了一条新途径。利用TiB₂的导电及耐磨性可得到性能优良的电接触或电摩擦功能材料。比如，将覆盖铜与TiB₂的复合颗粒用于电接触材料的生产；铜与TiB₂纤维组成的复合材料用来制造集成电路片，寿命提高10-10³倍；Ag-TiB₂复合材料作电接触材料比传统的Ag-W复合材料优越等，TiB₂有希望成为电接触材料中的优选陶瓷材料。

2、采用传统的球磨混合工艺实现金属相和陶瓷相的分散均匀性，在一定程度上改善了两者之间的物理润湿性和化学相容性以及界面结合力。

3、采用低温烧结方式，简化了技术陶瓷的制备过程，降低了生产成本，有利于金属陶瓷制备技术的应用推广。

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是本发明的材料制备工艺流程图

图2是金相组织照片x200；

图3是断口扫描电镜照片。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例一

(1)首先将98wt％Ag粉和2wt％TiB₂粉过325目筛，并混合球磨；

(2)然后向球磨好的粉中添加粘结剂，并过筛制粒；本粘结剂采用为石蜡类高聚物。

(3)再将制粒的粉料在油压机上进行模压成型，单位压强为700MPa；

(4)随后将压坯在氩气气氛下进行脱粘结剂烧结，脱粘结剂温度为320℃，并保温1h，随后升温到850℃烧结1h；

(5)再将烧结坯体在油压机上进行复压，单位压制压强600MPa；

(6)对复压后的产品在氩气保护气氛下进行退火，退火温度为600℃，时间为3h；

(7)再将退火后的坯体在油压机上进行第二次复压，单位压制压强1200MPa。

经检测，本发明所获得的AgTiB₂基电触头材料密度为10.2g/cm³，电阻率1.8μΩ·cm，硬度HB70。参见附图2a，3a。

实施例二

(1)首先将95wt％Ag粉和5wt％TiB₂粉过325目筛，并混合球磨；

(3)再将制粒过的粉料在油压机上进行模压成型，单位压强为700MPa；

(5)再将烧结坯体在油压机上进行复压，单位压制压强600MPa；

经检测，本发明所获得的AgTiB₂基电触头材料密度为9.8g/cm³，电阻率2.0μΩ·cm，硬度HB73。参见附图2b，3b。

实施例三

(1)首先将90wt％Ag粉和10wt％TiB₂粉过325目筛，并混合球磨；

(3)再将制粒好的粉料在油压机上进行模压成型，压强为700MPa；

(5)再将烧结坯体在油压机上进行复压，单位压制压强600MPa；

经检测，本发明所获得的AgTiB₂基电触头材料密度为9.12g/cm³，电阻率2.5μΩ·cm，硬度HB85。参见附图2c，3c。

实施例四

(1)首先将80wt％Ag粉和20wt％TiB₂粉过325目筛，并混合球磨；

(3)再将制粒好的粉料在油压机上进行模压成型，单位压强为700MPa；

(5)再将烧结坯体在油压机上进行复压，单位压制压强600MPa；

经检测，本发明所获得的AgTiB₂基电触头材料密度为8.1g/cm³，电阻率3.6μΩ·cm，硬度HB100。参见附图2d，3d。

Claims

1.一种银基陶瓷电触头材料，其特征在于：包含以下组分，以质量百分比计：

1％≤二硼化钛≤40％，余量为银。

2.根据权利要求1所述的一种银基陶瓷电触头材料，其特征在于：银的平均粒度为-350目，二硼化钛粒度为4～8μm。

3.一种制备权利要求1所述的银基陶瓷电触头材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(2)制粒并压制，将球磨混合好的粉末中添加粘结剂进行制粒并模压成型获得坯体；

(3)烧结，将坯体在保护性气氛下进行脱粘结剂烧结；

(4)复压，对烧结后的坯体进行复压；

(5)退火，对复压后的坯体在保护性气氛下进行退火。

4.根据权利要求3所述的一种银基陶瓷电触头材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)采用擦筛制粒。

5.根据权利要求3或4所述的一种银基陶瓷电触头材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)的模压成型为在100～750MPa压强下对经过制粒的粉末进行模压成型。

6.根据权利要求5所述的一种银基陶瓷电触头材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)烧结工序，其工艺条件是：脱粘结剂温度在200～450℃之间，保温时间为0.5～3小时，烧结温度在750～900℃，烧结时间为0.5～3小时。

7.根据权利要求6所述的一种银基陶瓷电触头材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中保护性气氛为氢气气氛或者惰性气氛保护。

8.根据权利要求6或7所述的一种银基陶瓷电触头材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中复压，其工艺条件是在400～1200MPa压强下进行压制，保压时间3～10秒钟。

9.根据权利要求8所述的一种银基陶瓷电触头材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中退火处理，其工艺条件是：处理温度为400～650℃，保温时间为2～6小时。

10.根据权利要求9所述的一种银基陶瓷电触头材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中保护性气氛为氢气气氛或惰性气氛保护。