发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足,提供一种工艺过程易控制、少污染、生产成本低、可大批量生产的制备银稀土氧化物电接触材料的方法。本发明制备的银稀土氧化物电接触材料具有高的强度和加工性能,同时具有耐磨、耐蚀、耐电弧烧损和抗熔焊等电接触性能。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种制备银稀土氧化物电接触材料的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
(1)将Ag2O粉末在温度为100℃~200℃的条件下处理0.5h~2h;
(2)将稀土元素RE和Ag的混合物置于喷射共沉积真空中频熔炼炉内合金化得到合金熔体;或将稀土元素RE和Ag的混合物与添加元素一同置于喷射共沉积真空中频熔炼炉内合金化得到合金熔体;所述稀土元素RE为La、Ce和Y中的一种或几种;所述混合物中稀土元素RE的质量百分数为1%~30%,余量为Ag;所述添加元素为B和/或Mo;所述B的单独添加量为合金熔体质量的0.001%~0.8%;所述Mo的单独添加量为合金熔体质量的0.001%~0.5%;所述B和Mo的添加量为合金熔体质量的0.001%~0.5%;
(3)待步骤(2)中所述合金熔体温度达到100℃~200℃后,打开雾化气阀门,同时将合金熔体倒入保温包,并启动粉末输送装置输送步骤(1)中经处理后的Ag2O粉末,进行喷射共沉积得到AgRE/Ag2O复合材料;所述Ag2O粉末的输送量为稀土元素RE的3/2倍摩尔量;
(4)将步骤(3)中所述AgRE/Ag2O复合材料在温度为500℃~800℃的真空条件下原位化学反应处理4h~8h,制备得到AgRE2O3复合材料;
(5)将步骤(4)中所述AgRE2O3复合材料挤压加工成棒材或板材形状的银稀土氧化物电接触材料,再进一步轧制或拉拔,最终根据应用要求再加工成片材、丝材、异型材或触头形状的银稀土氧化物电接触材料。
上述步骤(1)中所述Ag2O粉末的粒径为10μm~100μm。
上述步骤(2)中所述稀土元素RE的质量纯度≥99.9%,所述Ag的质量纯度≥99.95%。
上述步骤(2)中所述合金化的温度为800℃~1100℃。
上述步骤(3)中所述喷射共沉积的沉积距离为300mm~400mm,雾化气体压力为0.8MPa~1.8MPa,导流管内径为3.5mm~4.5mm,沉积器转速为10rpm/min~40rpm/min。
上述步骤(5)中所述挤压的温度为400℃~600℃。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、本发明通过喷射共沉积、原位化学反应等先进加工技术集成,生产工艺稳定,可实现短流程、近成形、强制均匀凝固制备银稀土氧化物电接触材料。
2、本发明制备的银稀土氧化物电接触材料具有比用粉末冶金法、反应合成法、化学共沉淀法等方法制备的银稀土氧化物电接触材料更高的强度和加工性能,Ag和RE2O3反应界面新鲜,生成的稀土氧化物具有纳米尺寸,此外其基体组织具有快速凝固组织的特点-均匀细小,使复合材料的热稳定性和热强性明显改善,同时具有耐磨、耐蚀、耐电弧烧损和抗熔焊等电接触性能,使材料的综合性能提高。
3、本发明制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9.71g/cm3~9.99g/cm3,硬度为760MPa~1000MPa,电阻率≤2.5μΩ·cm。
下面通过实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
具体实施方式
实施例1
(1)将粒径为10μm的Ag2O粉末在温度为100℃的条件下处理2h;
(2)将质量纯度≥99.9%的稀土元素RE和质量纯度≥99.95%的Ag的混合物置于喷射共沉积真空中频熔炼炉内,在温度为800℃条件下合金化得到合金熔体;所述稀土元素RE为La;所述混合物中稀土元素RE的质量百分数为1%,余量为Ag;
(3)待合金熔体温度达到100℃后,打开雾化气阀门,同时将合金熔体倒入保温包,并启动粉末输送装置输送经处理后的Ag2O粉末,进行喷射共沉积得到AgRE/Ag2O复合材料;所述Ag2O粉末的量为稀土元素RE的3/2倍摩尔量;所述喷射共沉积的沉积距离为300mm,雾化气体压力为0.8MPa,导流管内径为3.5mm,沉积器转速为10rpm/min;
(4)在真空条件下,对AgRE/Ag2O复合材料在温度为500℃的条件下原位化学反应处理8h,制备得到AgRE2O3复合材料;
(5)将AgRE2O3复合材料在温度为600℃条件下挤压加工成棒材或板材形状的银稀土氧化物电接触材料,再进一步轧制或拉拔,最终根据应用要求再加工成片材、丝材、异型材或触头形状的银稀土氧化物电接触材料。
本实施例制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9.71g/cm3,硬度为760MPa,电阻率为2.5μΩ·cm。
实施例2
本实施例制备方法与实施例1的制备方法相同,其中不同之处在于:所述稀土元素RE为Ce或Y,或者为La、Ce和Y中的至少两种。
本实施例制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9.71g/cm3~9.99g/cm3,硬度为760MPa~1000MPa,电阻率≤2.5μΩ·cm。
实施例3
本实施例制备方法与实施例1的制备方法相同,其中不同之处在于:所述稀土元素RE为Ce或Y,或者为La、Ce和Y中的至少两种。
本实施例制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9.71g/cm3~9.99g/cm3,硬度为760MPa~1000MPa,电阻率≤2.5μΩ·cm。
实施例4
(1)将粒径为100μm的Ag2O粉末在温度为200℃的条件下处理0.5h;
(2)将质量纯度≥99.9%的稀土元素RE和质量纯度≥99.95%的Ag的混合物置于喷射共沉积真空中频熔炼炉内,在温度为1100℃条件下合金化得到合金熔体;所述稀土元素RE为Ce;所述混合物中稀土元素RE的质量百分数为30%,余量为Ag;
(3)待合金熔体温度达到200℃后,打开雾化气阀门,同时将合金熔体倒入保温包,并启动粉末输送装置输送经处理后的Ag2O粉末,进行喷射共沉积得到AgRE/Ag2O复合材料;所述Ag2O粉末的量为稀土元素RE的3/2倍摩尔量;所述喷射共沉积的沉积距离为400mm,雾化气体压力为1.8MPa,导流管内径为4.5mm,沉积器转速为40rpm/min;
(4)在真空条件下,对AgRE/Ag2O复合材料在温度为800℃的条件下原位化学反应处理4h,制备得到AgRE2O3复合材料;
(5)将AgRE2O3复合材料在温度为400℃条件下挤压加工成棒材或板材形状的银稀土氧化物电接触材料,再进一步轧制或拉拔,最终根据应用要求再加工成片材、丝材、异型材或触头形状的银稀土氧化物电接触材料。
本实施例制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9.99g/cm3,硬度为880MPa,电阻率为2μΩ·cm。
实施例5
本实施例制备方法与实施例4的制备方法相同,其中不同之处在于:所述稀土元素RE为La或Y,或者为La、Ce和Y中的至少两种。
本实施例制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9.71g/cm3~9.99g/cm3,硬度为760MPa~1000MPa,电阻率≤2.5μΩ·cm。
实施例6
本实施例制备方法与实施例4的制备方法相同,其中不同之处在于:所述稀土元素RE为La或Y,或者为La、Ce和Y中的至少两种。
本实施例制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9.71g/cm3~9.99g/cm3,硬度为760MPa~1000MPa,电阻率≤2.5μΩ·cm。
实施例7
(1)将粒径为55μm的Ag2O粉末在温度为150℃的条件下处理1.2h;
(2)将质量纯度≥99.9%的稀土元素RE和质量纯度≥99.95%的Ag的混合物置于喷射共沉积真空中频熔炼炉内,在温度为950℃条件下合金化得到合金熔体;所述稀土元素RE为Y;所述混合物中稀土元素RE的质量百分数为15%,余量为Ag;
(3)待合金熔体温度达到150℃后,打开雾化气阀门,同时将合金熔体倒入保温包,并启动粉末输送装置输送经处理后的Ag2O粉末,进行喷射共沉积得到AgRE/Ag2O复合材料;所述Ag2O粉末的量为稀土元素RE的3/2倍摩尔量;所述喷射共沉积的沉积距离为350mm,雾化气体压力为1.3MPa,导流管内径为4mm,沉积器转速为25rpm/min;
(4)在真空条件下,对AgRE/Ag2O复合材料在温度为650℃的条件下原位化学反应处理6h,制备得到AgRE2O3复合材料;
(5)将AgRE2O3复合材料在温度为500℃条件下挤压加工成棒材或板材形状的银稀土氧化物电接触材料,再进一步轧制或拉拔,最终根据应用要求再加工成片材、丝材、异型材或触头形状的银稀土氧化物电接触材料。
本实施例制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9.85g/cm3,硬度为1000MPa,电阻率为2.3μΩ·cm。
实施例8
本实施例制备方法与实施例7的制备方法相同,其中不同之处在于:所述稀土元素RE为La或Ce,或者为La、Ce和Y中的至少两种。
本实施例制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9.71g/cm3~9.99g/cm3,硬度为760MPa~1000MPa,电阻率≤2.5μΩ·cm。
实施例9
本实施例制备方法与实施例7的制备方法相同,其中不同之处在于:所述稀土元素RE为La或Ce,或者为La、Ce和Y中的至少两种。
本实施例制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9.71g/cm3~9.99g/cm3,硬度为760MPa~1000MPa,电阻率≤2.5μΩ·cm。
实施例10
(1)将粒径为10μm的Ag2O粉末在温度为100℃的条件下处理2h;
(2)将质量纯度≥99.9%的稀土元素RE和质量纯度≥99.95%的Ag的混合物与添加元素一同置于喷射共沉积真空中频熔炼炉内,在温度为800℃条件下合金化得到合金熔体;所述稀土元素RE为Ce;所述混合物中稀土元素RE的质量百分数为30%,余量为Ag;所述添加元素为B,添加量为合金熔体质量的0.001%;
(3)待合金熔体温度达到100℃后,打开雾化气阀门,同时将合金熔体倒入保温包,并启动粉末输送装置输送经处理后的Ag2O粉末,进行喷射共沉积得到AgRE/Ag2O复合材料;所述Ag2O粉末的量为稀土元素RE的3/2倍摩尔量;所述喷射共沉积的沉积距离为400mm,雾化气体压力为0.8MPa,导流管内径为4mm,沉积器转速为40rpm/min;
(4)在真空条件下,对AgRE/Ag2O复合材料在温度为500℃的条件下原位化学反应处理6h,制备得到AgRE2O3复合材料;
(5)将AgRE2O3复合材料在温度为400℃条件下挤压加工成棒材或板材形状的银稀土氧化物电接触材料,再进一步轧制或拉拔,最终根据应用要求再加工成片材、丝材、异型材或触头形状的银稀土氧化物电接触材料。
本实施例制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9.79g/cm3,硬度为900MPa,电阻率为2.4μΩ·cm。
实施例11
本实施例制备方法与实施例10的制备方法相同,其中不同之处在于:所述稀土元素RE为La或Y,或者为La、Ce和Y中的至少两种;所述添加元素为Mo或Mo和B。
本实施例制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9.71g/cm3~9.99g/cm3,硬度为760MPa~1000MPa,电阻率≤2.5μΩ·cm。
实施例12
本实施例制备方法与实施例10的制备方法相同,其中不同之处在于:所述稀土元素RE为La或Y,或者为La、Ce和Y中的至少两种;添加元素为Mo或Mo和B,添加量为0.5%。
本实施例制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9.71g/cm3~9.99g/cm3,硬度为760MPa~1000MPa,电阻率≤2.5μΩ·cm。
实施例13
(1)将粒径为100μm的Ag2O粉末在温度为200℃的条件下处理0.5h;
(2)将质量纯度≥99.9%的稀土元素RE和质量纯度≥99.95%的Ag的混合物与添加元素一同置于喷射共沉积真空中频熔炼炉内,在温度为1100℃条件下合金化得到合金熔体;所述稀土元素RE为La;所述混合物中稀土元素RE的质量百分数为15%,余量为Ag;所述添加元素为B,添加量为合金熔体质量的0.8%;
(3)待合金熔体温度达到200℃后,打开雾化气阀门,同时将合金熔体倒入保温包,并启动粉末输送装置输送经处理后的Ag2O粉末,进行喷射共沉积得到AgRE/Ag2O复合材料;所述Ag2O粉末的量为稀土元素RE的3/2倍摩尔量;所述喷射共沉积的沉积距离为300mm,雾化气体压力为1.8MPa,导流管内径为3.5mm,沉积器转速为10rpm/min;
(4)在真空条件下,对AgRE/Ag2O复合材料在温度为650℃的条件下原位化学反应处理8h,制备得到AgRE2O3复合材料;
(5)将AgRE2O3复合材料在温度为600℃条件下挤压加工成棒材或板材形状的银稀土氧化物电接触材料,再进一步轧制或拉拔,最终根据应用要求再加工成片材、丝材、异型材或触头形状的银稀土氧化物电接触材料。
本实施例制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9.71g/cm3,硬度为1000MPa,电阻率为1.5μΩ·cm。
实施例14
本实施例制备方法与实施例13的制备方法相同,其中不同之处在于:所述稀土元素RE为Ce或Y,或者为La、Ce和Y中的至少两种;所述添加元素为Mo或Mo和B,添加量为0.001%。
本实施例制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9.71g/cm3~9.99g/cm3,硬度为760MPa~1000MPa,电阻率≤2.5μΩ·cm。
实施例15
本实施例制备方法与实施例13的制备方法相同,其中不同之处在于:所述稀土元素RE为Ce或Y,或者为La、Ce和Y中的至少两种;所述添加元素为Mo或Mo和B,添加量为0.25%。
本实施例制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9.71g/cm3~9.99g/cm3,硬度为760MPa~1000MPa,电阻率≤2.5μΩ·cm。
实施例16
(1)将粒径为55μm的Ag2O粉末在温度为150℃的条件下处理1.2h;
(2)将质量纯度≥99.9%的稀土元素RE和质量纯度≥99.95%的Ag的混合物与添加元素一同置于喷射共沉积真空中频熔炼炉内,在温度为950℃条件下合金化得到合金熔体;所述稀土元素RE为Y;所述混合物中稀土元素RE的质量百分数为1%,余量为Ag;所述添加元素为B,添加量为合金熔体质量的0.4%;
(3)待合金熔体温度达到150℃后,打开雾化气阀门,同时将合金熔体倒入保温包,并启动粉末输送装置输送经处理后的Ag2O粉末,进行喷射共沉积得到AgRE/Ag2O复合材料;所述Ag2O粉末的量为稀土元素RE的3/2倍摩尔量;所述喷射共沉积的沉积距离为350mm,雾化气体压力为1.3MPa,导流管内径为4.5mm,沉积器转速为25rpm/min;
(4)在真空条件下,对AgRE/Ag2O复合材料在温度为800℃的条件下原位化学反应处理4h,制备得到AgRE2O3复合材料;
(5)将AgRE2O3复合材料在温度为500℃条件下挤压加工成棒材或板材形状的银稀土氧化物电接触材料,再进一步轧制或拉拔,最终根据应用要求再加工成片材、丝材、异型材或触头形状的银稀土氧化物电接触材料。
本实施例制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9.99g/cm3,硬度为760MPa,电阻率为1.8μΩ·cm。
实施例17
本实施例制备方法与实施例16的制备方法相同,其中不同之处在于:所述稀土元素RE为La或Ce,或者为La、Ce和Y中的至少两种;所述添加元素为Mo或Mo和B,添加量为0.5%。
本实施例制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9.71g/cm3~9.99g/cm3,硬度为760MPa~1000MPa,电阻率≤2.5μΩ·cm。
实施例18
本实施例制备方法与实施例16的制备方法相同,其中不同之处在于:所述稀土元素RE为La或Ce,或者为La、Ce和Y中的至少两种;所述添加元素为Mo或Mo和B,添加量为0.25%。
本实施例制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9.71g/cm3~9.99g/cm3,硬度为760MPa~1000MPa,电阻率≤2.5μΩ·cm。