CN101950696A - 一种银氧化锡触头合金材料的制造方法及其所制合金 - Google Patents

一种银氧化锡触头合金材料的制造方法及其所制合金 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种银氧化锡触头合金材料的制造方法及其所制合金，该方法包括以下步骤：①熔炼：将配料在预设温度下进行熔炼，在熔炼过程中，持续搅拌；②浇铸成圆锭子，并在其外表面进行车加工；③热轧后接着冷轧，将其轧制成薄片；④在内氧化炉中对薄片进行增氧处理；⑤破碎后高能粉碎处理；⑥热挤压，得到线材坯料；⑦拉拔加工及退火处理；⑧将得到物料作为成品。该合金成分为：Sn：7％至9％；稀土添加物：1.0％至3.0％；其余为Ag；上述各含量为质量百分含量。本发明具有工艺较为简化、易于施行、产品性能较为优秀的优点。

Description

一种银氧化锡触头合金材料的制造方法及其所制合金
技术领域
本发明属于合金制造技术领域，具体涉及一种银氧化锡触头合金材料的制造方法及其所制合金。
背景技术
随着信息电子、自动化、汽车及航天技术的发展，对小型化、大功率和高可靠性电器、开关等机电元件的需求越来越大，对其性能指标要求越来越高。银氧化锡稀土触头材料是近年来发展很快的一种新型无毒电触头材料，他具有热稳定性好、耐电弧侵蚀及抗熔焊性强等优点，是目前在接触器、继电器及开关中代替有毒银氧化镉的理想材料。中国电器协会在2003年向各个生产厂家和研究机构提出要求，在电子电器设备(加热器、空调、洗衣机、小家电、信息及通讯设备、家用电器、电动工具)和小型轿车中限制使用包括汞、镉、铅、六价铬、多溴联苯(PBB)、多溴二苯醚(PBDE)等六类有毒物质。
银氧化锡触头是目前国内外低压电器行业研究的热点和难点，以无毒环保银氧化锡稀土代替传统的AgCdO触头材料。由于SnQ2颗粒较大，分布不均匀，造成了SnQ2材料的接触电阻较大，温升较大，温升高，限制了银氧化锡触头的使用范围；同时，AgSnO2材料加工较为困难，一直未能得到很好解决。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺较为简化且产品性能较为优秀的银氧化锡触头合金材料的制造方法。
本发明的另一个目的是提供一种采用本发明方法制成的性能较为优秀的银氧化锡触头合金。
实现本发明第一个目的的技术方案是：一种银氧化锡触头合金材料的制造方法，包括以下步骤：
①熔炼：将配料在预设温度下进行熔炼，在熔炼过程中，持续搅拌；
②浇铸成圆锭子，并在其外表面进行车加工；
③热轧后接着冷轧，将其轧制成薄片；
④在内氧化炉中对薄片进行增氧处理；
⑤破碎后高能粉碎处理；
⑥热挤压，得到线材坯料；
⑦拉拔加工及退火处理；
⑧将得到物料作为成品。
上述步骤①中，所述配料成分如下：
Sn：7％至9％；
稀土添加物：1.0％至3.0％；
其余为Ag；
上述各含量为质量百分含量；
将配料在1000℃至1400℃下进行熔炼。
上述步骤④中，氧化温度为600℃至750℃，氧气分压为0.3至0.75MPa，氧化时间为15至25小时。
上述步骤①中，所述配料成分如下：
Sn：7.1±8.6％；
稀土添加物：2.0％至3.0％；
其余为Ag；
上述各含量为质量百分含量；
熔炼时，首先加入Ag，待其熔化后，再加入Sn和稀土。
上述步骤⑤中，在高能球磨机中进行高能粉碎处理，具体工艺参数如下：电机转速为1100至1425转/分钟，夹具运行速率：600至875次/分钟。
上述步骤⑥中，热挤压温度为650℃至850℃，优选为700℃至750℃。
研磨中介质的填充率为50％至70％；上述步骤⑥中，热挤压温度
在进行高能粉碎处理过程中，取样检测，样品中晶粒大小为0.5至500微米时停机取料。
上述步骤⑦中，进行拉拔处理时，每道次的拉拔变形量为14％至16％，总变形量为40％至60％时进行退火处理，退火温度为600℃至700℃。
上述步骤⑦可重复进行，直至直径达到预定尺寸；如果重复上述步骤⑦的操作，则在退火后对物料进行酸洗处理。
实现本发明另一个目的的技术方案是：一种银氧化锡触头合金，其产品成分为：
Sn：7％至9％；优选为7.1至8.6％；
稀土添加物：1.0％至3.0％；优选为2.0％至3.0％；
其余为Ag；
上述各含量为质量百分含量。
本发明具有积极的效果：
(1)本发明方法整体工艺便于精确操作，简便可行，易于实施。
(2)本发明方法采用高能粉碎工艺，可达到改善合金的热加工性，使材料的晶粒细化，组织均匀，围观结构不出现偏析，消除氧化物贫瘠区，有效提高产品的致密性和接触电阻的稳定性。
(3)本发明产品通过添加适量稀土，使其能够较好的分布于银基体中，可使AgSn内氧化的起始温度和结束温度最大下降分别为60℃和30℃，促进合金内氧化，减少银的侵蚀和迁移，细化合金组织，增加其硬度，降低接触电阻，提高触头的抗熔焊性和耐电弧烧损性；另外由于稀土氧化物具有较高的分解温度(大于2000℃)，且悬浮在银熔池中增大其粘度，减少银的侵蚀和迁移。银合金加入稀土后其硬化效果较为明显，这是由于稀土降低了银的层错能，在冷变形中使得扩展错位的交滑移更加困难，位错密度提高，且稀土元素偏聚在晶界附近，形成了稳定分散的第二相，也强化了银合金，在加热过程中，这些第二相对晶界运动产生了较强的阻力，使再结晶晶粒的形核和长大受到抑制，从而提高了再结晶温度，使得最终的成品材料具有较为优秀的抗熔焊性和耐电弧烧损性。
具体实施方式
(实施例1、银氧化锡触头合金材料的制造方法)
本实施例是一种银氧化锡触头合金材料的制造方法，包括以下步骤：
①熔炼：将配料在预设温度下进行熔炼，所述配料成分如下：
Sn：7％；
稀土添加物：1.0％；
其余为Ag；
上述各含量为质量百分含量；
将配料在1400℃下进行熔炼；
在熔炼过程中，把炉温加热到1400℃，首先加入Ag，待其熔化后，再加入Sn和稀土，在整个熔炼过程中，持续搅拌，使其原子充分扩散形成固熔体、合金化；本实施例通过添加适量稀土，使其能够较好的分布于银基体中，可使AgSn内氧化的起始温度和结束温度最大下降分别为60℃和30℃，促进合金内氧化，减少银的侵蚀和迁移，细化合金组织，增加其硬度，降低接触电阻，提高触头的抗熔焊性和耐电弧烧损性；另外由于稀土氧化物具有较高的分解温度(大于2000℃)，且悬浮在银熔池中增大其粘度，减少银的侵蚀和迁移。银合金加入稀土后其硬化效果较为明显，这是由于稀土降低了银的层错能，在冷变形中使得扩展错位的交滑移更加困难，位错密度提高，且稀土元素偏聚在晶界附近，形成了稳定分散的第二相，也强化了银合金，在加热过程中，这些第二相对晶界运动产生了较强的阻力，使再结晶晶粒的形核和长大受到抑制，从而提高了再结晶温度，使得最终的成品材料具有较为优秀的抗熔焊性和耐电弧烧损性。
②浇铸成圆锭子，并在其外表面进行车加工，铣削去表皮层；
③热轧后接着冷轧，将其轧制成薄片；
④在内氧化炉中对薄片进行增氧处理；氧化温度为600℃，氧气分压为0.45MPa，氧化时间为20小时；
⑤切粒破碎后高能粉碎处理；具体是在高能球磨机中进行高能粉碎处理，具体工艺参数如下：研磨中介质的填充率为60％，电机转速为1100转/分钟，夹具运行速率：600次/分钟；在进行高能粉碎处理过程中，取样检测，样品中晶粒大小为0.8微米时停机取料以进行下一步操作；采用高能粉碎工艺，可达到改善合金的热加工性，使材料的晶粒细化，组织均匀，围观结构不出现偏析，消除氧化物贫瘠区，有效提高产品的致密性和接触电阻的稳定性；
⑥热挤压，得到线材坯料；热挤压温度为650℃；经试验，热挤压温度大于850℃时，挤压出来的材料是碎裂和碎粒，不成线形；当温度低于650℃时，挤出来一点点就挤不出来了。
⑦拉拔加工及退火处理；进行拉拔处理时，每道次的拉拔变形量为15％，总变形量为60％时进行退火处理，退火温度为600℃；
上述步骤⑦可重复进行，直至物料直径达到预定尺寸；如果重复上述步骤⑦的操作，则在退火后对物料进行酸洗处理；
⑧将得到物料作为成品。
本实施例中具体工艺参数见表1。
(实施例2-6、银氧化锡触头合金材料的制造方法)
实施例2-6与实施例1基本相同，不同之处在于：各实施例中相关步骤中具体工艺参数与实施例1有所不同，具体见表1。
表1
Figure BSA00000262024700051
(实施例7-12、银氧化锡触头合金)
实施例7至12分别与上述实施例1至实施例6一一对应，分别为依据对应的方法实施例制造出的银氧化锡触头合金，即实施例7是上述实施例1制造的合金，实施例8是上述实施例2制造的合金，依次类推。
对各实施例合金取样检测，可分析出实施例7至12中各实施例的成分配比，检测结果标明实施例7至12中各实施例中，Sn：7％至9％；稀土添加物：1.0％至3.0％；其余为Ag；上述各含量为质量百分含量。另外对其进行性能检测，结果证明其性能较为优异，参数如下：密度大于等于9.70克/立方厘米；硬度(HB)大于等于700；电阻率小于等于2.80μΩ.cm；金相组织：质点均匀；AC4电寿命在10万次以上。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种银氧化锡触头合金材料的制造方法，包括以下步骤：
①熔炼：将配料在预设温度下进行熔炼，在熔炼过程中，持续搅拌；
②浇铸成圆锭子，并在其外表面进行车加工；
③热轧后接着冷轧，将其轧制成薄片；
④在内氧化炉中对薄片进行增氧处理；
⑤破碎后高能粉碎处理；
⑥热挤压，得到线材坯料；
⑦拉拔加工及退火处理；
⑧将得到物料作为成品。
2.根据权利要求1所述的银氧化锡触头合金材料的制造方法，其特征在于：上述步骤①中，所述配料成分如下：
Sn：7％至9％；
稀土添加物：1.0％至3.0％；
其余为Ag；
上述各含量为质量百分含量；
将配料在1000℃至1400℃下进行熔炼；
上述步骤④中，氧化温度为600℃至750℃，氧气分压为0.3至0.75MPa，氧化时间为15至25小时。
3.根据权利要求2所述的银氧化锡触头合金材料的制造方法，其特征在于：上述步骤①中，所述配料成分如下：
Sn：7.1±8.6％；
稀土添加物：2.0％至3.0％；
其余为Ag；
上述各含量为质量百分含量；
熔炼时，首先加入Ag，待其熔化后，再加入Sn和稀土。
4.根据权利要求1所述的银氧化锡触头合金材料的制造方法，其特征在于：上述步骤⑤中，在高能球磨机中进行高能粉碎处理，具体工艺参数如下：电机转速为1100至1425转/分钟，夹具运行速率：600至875次/分钟；
上述步骤⑥中，热挤压温度为650℃至850℃。
5.根据权利要求4所述的银氧化锡触头合金材料的制造方法，其特征在于：研磨中介质的填充率为50％至70％；上述步骤⑥中，热挤压温度为700℃至750℃。
6.根据权利要求4所述的银氧化锡触头合金材料的制造方法，其特征在于：在进行高能粉碎处理过程中，取样检测，样品中晶粒大小为0.5至500微米时停机取料。
7.根据权利要求1所述的银氧化锡触头合金材料的制造方法，其特征在于：上述步骤⑦中，进行拉拔处理时，每道次的拉拔变形量为14％至16％，总变形量为40％至60％时进行退火处理，退火温度为600℃至700℃。
8.根据权利要求7所述的银氧化锡触头合金材料的制造方法，其特征在于：上述步骤⑦可重复进行，直至直径达到预定尺寸；如果重复上述步骤⑦的操作，则在退火后对物料进行酸洗处理。
9.一种银氧化锡触头合金，其产品成分为：
Sn：7％至9％；
稀土添加物：1.0％至3.0％；
其余为Ag；
上述各含量为质量百分含量。
10.根据权利要求9所述的银氧化锡触头合金，其特征在于：
其产品成分为
Sn：7.1±8.6％；
稀土添加物：2.0％至3.0％；
其余为Ag；
上述各含量为质量百分含量。
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