CN101976615A - 银碳化钨石墨触头材料及其制备方法 - Google Patents

银碳化钨石墨触头材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型银碳化钨石墨触头材料及其制备方法，属于电工材料技术领域。将碳化钨粉、石墨粉及钨置于反应器皿中，加入去离子水及40％的水合联氨，在转速为50-200r/min的搅拌情况下，以流速为5-500ml/min向反应器皿喷入50～500g/l银氨络合溶液，使碳化钨粉、石墨粉和钨颗粒上包覆银粉后，经高能球磨处理、去应力处理、初压成形、烧结、复压成形、退火处理后再复压成形制得，触头材料中银、碳化钨、石墨的重量百分比分别为72-85％，13-24％，2-4％，钨为银、碳化钨、石墨重量总和的0.5-1.5％。本发明利用化学镀原理的包覆工艺提高了不润湿材料间的物理结合强度，提高了材料的机械性能、物理性能，导电率大幅优化，并且提高了抗电弧腐蚀能力。

Description

银碳化钨石墨触头材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种新型银碳化钨石墨触头材料及其制备方法，属于电工材料技术领域。
背景技术
在低压电器电触头材料中，银碳化钨石墨触头材料被广泛应用于各类塑壳断路器、框架式万能断路器、汽车电器上。这是因为该材料具有良好的抗熔焊性和导电性、低而稳定的接触电阻。碳化钨和石墨的作用在于阻止触点的粘结和熔焊，并且不形成任何的绝缘物使接触电阻变大，但碳化钨和石墨有稳定电弧的倾斜，以及在空气中的热稳定性差，抗电弧腐蚀能力差是该材料的最大缺陷。在国内，普遍采用机械混粉工艺生产，此工艺简单易行、流程少、对设备要求低、材料利用率高、生产成本低，但所制得的触点组织不均匀、致密性较差、电弧侵蚀率高。如何提供一种触点组织均匀、致密性好、电弧侵蚀率低的银碳化钨石墨触头材料是一直是摆在本领域技术人员面前的的课题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，为满足市场的需求，提供一种新型银碳化钨石墨触头材料及其制备方法。
一种银碳化钨石墨触头材料，由碳化钨粉、石墨粉、钨包覆银粉后，经高能球磨处理、去应力处理、初压成形、烧结、复压成形、退火处理后再复压成形制得，触头材料中银、碳化钨、石墨的重量百分比分别为72-85％，13-24％，2-4％，钨为银、碳化钨、石墨重量总和的0.5-1.5％。
一种银碳化钨石墨触头材料的制备方法，其特征是包括以下步骤：
(1)将1～10μm碳化钨粉、3～10μm石墨粉及钨置于反应器皿中，加入去离子水及40％的水合联氨，在转速为50-200r/min的搅拌情况下，以流速为5-500ml/min向反应器皿喷入50～500g/l银氨络合溶液，得银碳化钨石墨包覆粉溶液，使得银、碳化钨、石墨的重量百分比分别为72-85％，13-24％，2-4％，钨为银、碳化钨、石墨重量总和的0.5-1.5％；
(2)在银碳化钨石墨包覆粉溶液中加入去离子水至中性PH＝7.0，清洗后，在150-300℃条件下烘干，再在高能球磨机进行研磨成银碳化钨石墨包覆粉，球料比为：100-20∶1，转速为10-300r/min，球磨时间为5-30h；
(3)银碳化钨石墨包覆粉在氢气或氨分解氢气的保护下退火，退火温度为500-700℃，并保温2-4h进行去应力处理；
(4)经去应力处理的银碳化钨石墨包覆粉进行初压成形后，在氢气或氨分解氢气保护下烧结，所述初压成形单位压力为4-6T/cm2，所述烧结温度为800-920℃，保温时间为2-4h；
(5)烧结后的银碳化钨石墨包覆粉在氢气或氨分解氢气保护下进行退火处理和复压处理制得重量百分比分别为银72-85％，碳化钨13-24％，石墨2-4％，钨为银、碳化钨、石墨重量总和的0.5-1.5％的新型银碳化钨石墨触头材料，所述退火温度为650-750℃，保温时间为2-4h，复压处理单位压力为10-15T/cm2。
步骤(5)所述的退火处理和复压处理工序重复一至两次。
本发明工艺简单，生产制造容易。本发明具有以下优点：利用化学镀原理的包覆工艺可以改善碳化钨、石墨颗粒在银基体中的分布，提高不润湿材料间的物理结合强度；选用高能球磨工艺使粉末颗粒反复产生冷焊、断裂，导致粉末颗粒中原子扩散，从而获得合金化粉末，提高材料的机械性能、物理性能、电性能等；银碳化钨石墨触点材料金相组织均匀细小，具有优异的机械物理性能，制成的触点材料密度大，导电率大幅优化，并且提高了抗电弧腐蚀能力。
具体实施方式
实施例1
新型银碳化钨石墨触头材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将1～10μm碳化钨粉、3～10μm石墨粉及钨置于反应器皿中，加入去离子水及40％的水合联氨，在转速为50-200r/min的搅拌情况下，以流速为5-500ml/min向反应器皿喷入50～500g/l银氨络合溶液，得银碳化钨石墨包覆粉溶液，使得银、碳化钨、石墨的重量百分比分别为72-85％，13-24％，2-4％，钨为银、碳化钨、石墨重量总和的0.5-1.5％；
(2)在银碳化钨石墨包覆粉溶液中加入去离子水至中性PH＝7.0，清洗后，在150-300℃条件下烘干，再在高能球磨机进行研磨成银碳化钨石墨包覆粉，球料比为：100-20∶1，转速为10-300r/min，球磨时间为5-30h；
(3)银碳化钨石墨包覆粉在氢气或氨分解氢气的保护下退火，退火温度为500-700℃，并保温2-4h进行去应力处理；
(4)经去应力处理的银碳化钨石墨包覆粉进行初压成形后，在氢气或氨分解氢气保护下烧结，所述初压成形单位压力为4-6T/cm2，所述烧结温度为800-920℃，保温时间为2-4h；
(5)烧结后的银碳化钨石墨包覆粉在氢气或氨分解氢气保护下进行退火处理和复压处理制得重量百分比分别为银72-85％，碳化钨13-24％，石墨2-4％，钨为银、碳化钨、石墨重量总和的0.5-1.5％的新型银碳化钨石墨触头材料，所述退火温度为650-750℃，保温时间为2-4h，复压处理单位压力为10-15T/cm2。将退火处理和复压处理工序重复一次，制得新型银碳化钨石墨触头材料。
实施例2
新型银碳化钨石墨触头材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将1μm碳化钨粉、3μm石墨粉及钨置于反应器皿中，加入去离子水及40％的水合联氨，在转速为50r/min的搅拌情况下，以流速为5ml/min向反应器皿喷入50g/l银氨络合溶液，得银碳化钨石墨包覆粉溶液，使得银、碳化钨、石墨的重量百分比分别为85％，13％，2％，钨为银、碳化钨、石墨重量总和的1.5％。
(2)在银碳化钨石墨包覆粉溶液中加入去离子水至中性PH＝7.0，清洗后，在150℃条件下烘干，再在高能球磨机进行研磨成银碳化钨石墨包覆粉，球料比为：100∶1，转速为10r/min，球磨时间为5h；
(3)银碳化钨石墨包覆粉在氢气或氨分解氢气的保护下退火，退火温度为500℃，并保温2h进行去应力处理；
(4)经去应力处理的银碳化钨石墨包覆粉进行初压成形后，在氢气或氨分解氢气保护下烧结，所述初压成形单位压力为4T/cm2，所述烧结温度为800℃，保温时间为2h；
(5)烧结后的银碳化钨石墨包覆粉在氢气或氨分解氢气保护下进行退火处理和复压处理制得重量百分比分别为银85％，碳化钨13％，石墨2％，钨为银、碳化钨、石墨重量总和的1.5％的新型银碳化钨石墨触头材料，所述退火温度为650℃，保温时间为4h，复压处理单位压力为10T/cm2。将退火处理和复压处理工序重复一次，制得新型银碳化钨石墨触头材料。
实施例3
新型银碳化钨石墨触头材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将10μm碳化钨粉、10μm石墨粉及钨置于反应器皿中，加入去离子水及40％的水合联氨，在转速为200r/min的搅拌情况下，以流速为500ml/min向反应器皿喷入500g/l银氨络合溶液，得银碳化钨石墨包覆粉溶液，使得银、碳化钨、石墨的重量百分比分别为72％，24％，4％，钨为银、碳化钨、石墨重量总和的0.5％；
(2)在银碳化钨石墨包覆粉溶液中加入去离子水至中性PH＝7.0，清洗后，在300℃条件下烘干，再在高能球磨机进行研磨成银碳化钨石墨包覆粉，球料比为：20∶1，转速为300r/min，球磨时间为30h；
(3)银碳化钨石墨包覆粉在氢气或氨分解氢气的保护下退火，退火温度为700℃，并保温4h进行去应力处理；
(4)经去应力处理的银碳化钨石墨包覆粉进行初压成形后，在氢气或氨分解氢气保护下烧结，所述初压成形单位压力为6T/cm2，所述烧结温度为920℃，保温时间为4h；
(5)烧结后的银碳化钨石墨包覆粉在氢气或氨分解氢气保护下进行退火处理和复压处理制得重量百分比分别为银72％，碳化钨24％，石墨4％，钨为银、碳化钨、石墨重量总和的0.5％的新型银碳化钨石墨触头材料，所述退火温度为750℃，保温时间为2h，复压处理单位压力为15T/cm2。将退火处理和复压处理工序重复两次，制得新型银碳化钨石墨触头材料。

Claims (3)

1.一种银碳化钨石墨触头材料，其特征是由碳化钨粉、石墨粉、钨包覆银粉后，经高能球磨处理、去应力处理、初压成形、烧结、复压成形、退火处理后再复压成形制得，触头材料中银、碳化钨、石墨的重量百分比分别为72-85％，13-24％，2-4％，钨为银、碳化钨、石墨重量总和的0.5-1.5％。
2.一种银碳化钨石墨触头材料的制备方法，其特征是包括以下步骤：
(1)将1～10μm碳化钨粉、3～10μm石墨粉及钨置于反应器皿中，加入去离子水及40％的水合联氨，在转速为50-200r/min的搅拌情况下，以流速为5-500ml/min向反应器皿喷入50～500g/l银氨络合溶液，得银碳化钨石墨包覆粉溶液，使得银、碳化钨、石墨的重量百分比分别为72-85％，13-24％，2-4％，钨为银、碳化钨、石墨重量总和的0.5-1.5％；
(2)在银碳化钨石墨包覆粉溶液中加入去离子水至中性PH＝7.0，清洗后，在150-300℃条件下烘干，再在高能球磨机进行研磨成银碳化钨石墨包覆粉，球料比为：100-20∶1，转速为10-300r/min，球磨时问为5-30h；
(3)银碳化钨石墨包覆粉在氢气或氨分解氢气的保护下退火，退火温度为500-700℃，并保温2-4h进行去应力处理；
(4)经去应力处理的银碳化钨石墨包覆粉进行初压成形后，在氢气或氨分解氢气保护下烧结，所述初压成形单位压力为4-6T/cm2，所述烧结温度为800-920℃，保温时间为2-4h；
(5)烧结后的银碳化钨石墨包覆粉在氢气或氨分解氢气保护下进行退火处理和复压处理制得重量百分比分别为银72-85％，碳化钨13-24％，石墨2-4％，钨为银、碳化钨、石墨重量总和的0.5-1.5％的银碳化钨石墨触头材料，所述退火温度为650-750℃，保温时间为2-4h，复压处理单位压力为10-15T/cm2。
3.根据权利要求2所述的银碳化钨石墨触头材料的制备方法，其特征是步骤(5)所述的退火处理和复压处理工序重复一至两次。
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