CN102151830B - 一种银稀有难熔金属氧化物电接触材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种银稀有难熔金属氧化物电接触材料的制备方法，属于电工材料技术领域。它是在银基体粉中加入二氧化钛粉，五氧化二钒粉，二氧化锆粉，兰钨粉，锡粉余量的原料成份，混合得混合粉；在氩气保护气氛下磨细到320—350目，压制成素坯；控制素坯烧结温度850℃—900℃，时间2—5小时；对烧结锭坯复压，在950℃—1200℃下复烧，时间2—4小时；最后对复压复烧坯在600℃—650℃下挤压成型、拉丝，制成合格的银稀有难熔金属氧化物电接触材料丝材；本发明可替代有毒的银氧化镉电接触材料，较好的解决了电接触材料的材料塑性差，难于加工以及温升问题，使材料的综合性能提高，且制备的电接触材料能减少银的消耗量，成本较低，使用寿命较长。
Description
技术领域
本发明涉及一种电接触材料的制备方法，特别是一种银稀有难熔金属氧化物电接触材料的制备方法，属于电工材料技术领域。
背景技术
电接触元件中的电触头是中低压电器的关键元件之一，其功能是接通和切断电流。它既是载流体，又是机械零部件，必须具有良好的导电导热性及耐电弧烧损、抗熔焊、小的电磨损、低而稳定的接触电阻、不与使用介质起化学变化、有一定的强度和易于机械加工等通性。目前，电接触元件制造材料以银基电接触材料为主，主要有银—金属氧化物、银基假合金、银基合金三大类。公知的银—金属氧化物系列电触头材料主要有AgCdO，AgSnO2，AgZnO，AgSiO2，银稀土氧化物(AgREO)等。AgCdO电接触材料的特点是：耐损蚀性好、抗熔焊能力强、接触电阻低而稳定，具有良好的使用性能，应用的电流从几十安到几千安，广泛应用于从几伏到上千伏的多种低压电器中，曾被称为“万能触点”。而在AgCdO中，依靠Cd蒸汽的挥发和O2溢出来冷却基体材料并熄灭电弧，CdO的分解温度比Ag的熔点低，且CdO在较低的温度下就可以升华；CdO的存在同时提高了表面熔融物的粘度，可防止银被电弧吹离。但由于金属镉蒸汽有毒，污染环境厂对人体有害，近二十年来，许多国家都展开了代镉材料的研究，取得了很大的进步，其中AgSnO2触头作为一种新型的银金属氧化物触头材料，在国际上已部分商业化，该材料除了具有一般金属氧化物的特点外，还具有较高的热稳定性(1925℃)、良好的电学性能、较高的抗熔焊性能及耐电弧性能，特别适用于大功率的接触器及低压开关中，成为取代Ag-CdO电接点材料的理想候选者。但由于AgSnO2电接触材料存在银—二氧化锡界面结合较差，导致材料塑性差，难于加工；银氧化锡材料温升高，氧化锡不能分解导致灭弧作用比银氧化镉差；氧化锡与银的润湿性差异出现分层现象等问题。且公知的制备AgSnO2电接触材料的制备方法中，二氧化锡(Sn02)含量一般不超过12％(重量百分比)；目前，银是昂贵的贵金属，资源紧缺，而在银基电接触材料中含银量高达60—95％，是电器工业中耗银量最大的地方。近几年来银价上涨迅猛，给电器制造业带来很大压力。为了降低成本，减少银的消耗量，研究开发价格便宜，性能可靠的电接触材料具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种银稀有难熔金属氧化物电接触材料的制备方法，可替代有毒的银氧化镉电接触材料，较好的解决了电接触材料的材料塑性差，难于加工以及温升问题，使材料的综合性能提高，且制备的电接触材料能减少银的消耗量，成本较低，使用寿命较长。
本发明给出的技术解决方案是：一种银稀有难熔金属氧化物电接触材料的制备方法，是在银基体粉中加入二氧化钛粉，五氧化二钒粉，二氧化锆粉，兰钨粉，锡粉余量的原料成份，混合得混合粉；在氩气保护气氛下磨细到320—350目，压制成素坯；控制素坯烧结温度850℃—900℃，时间2—5小时；对烧结锭坯复压，在950℃—1200℃下复烧，时间2—4小时；最后对复压复烧坯在600℃—650℃下挤压成型、拉丝，制成合格的银稀有难熔金属氧化物电接触材料丝材；其原料化学成份及其所占重量百分比为：
银粉45—55％，二氧化钛粉12—20％，五氧化二钒粉5—13％，二氧化锆粉1—2％，兰钨粉15—21％，锡粉5—9％；
所述的素坯成形压力采用钢模双向压制，压力为750MPa—900MPa；
所述的兰钨粉是一种钨的氧化物粉末，分子式是WO2.9,湖南省郴州市的郴州钻石钨制品有限责任公司专门生产此材料。
所述的原料的混合粉的磨细是在行星式球磨机中进行研磨，磨球和磨罐采用刚玉或玛瑙材料制备，转速900r／min—1200r／min，球磨时间8—20小时。
本发明用粉末冶金方法制造的钨—钛—钒—锆—银—锡合金，兼有银的良好的导电性、导热性和钨的耐磨性。利用锡—钛和锡—锆合金机械强度大，塑性大，容易加工；由本发明的方法制得的电接触材料：抗拉强度：>220MPa；密度：>9．0g／cm3；电阻率：<2.8μΩ·cm；硬度：HV 90—130；延伸率：10—26％；组织：均匀。因此，它成为制造闸刀开关、断路器、点焊电极等的工作部件非常的效的触头材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：电阻率低、导热和导电性好、触头接触电阻小而稳定、抗氧化能力强，具有优异的抗电烧蚀和抗熔焊能力，并且大幅度降低了银的用量，可节约大量贵重金属。解决了AgSnO2电接触材料的材料塑性差，难于加工以及温升问题，使材料的综合性能提高，且制备的电接触材料能减少银的消耗量，成本较低，使用寿命较长，可实现大批量生产，生产过程对环境无污染或少污染。
具体实施方式
实施例1
一种银稀有难熔金属氧化物电接触材料的制备方法，取银粉45％，二氧化钛粉20％，五氧化二钒粉8％，二氧化锆粉2％，兰钨粉17％，锡粉8％；混合得混合粉；在氩气保护气氛下投入行星式球磨机中进行研磨，磨细到350目；磨球和磨罐采用刚玉或玛瑙材料制备，转速1200r／min，球磨时间15小时；再将研磨好的粉料送钢模双向压制，压力为800MPa；压制成素坯；控制素坯烧结温度900℃，时间2小时；对烧结锭坯复压，在1000℃下复烧2小时；最后对复压复烧坯在650℃下挤压成型、拉丝，制成合格的银稀有难熔金属氧化物电接触材料丝材。由该方法制备的丝材组织均匀，经检测：银含量为44.9％，抗拉强度为230MPa，密度为9.7 g／cm3，电阻率为2．2μΩ·cm，硬度为90HV，延伸率为25％。
实施例2
一种银稀有难熔金属氧化物电接触材料的制备方法，取银粉50％，二氧化钛粉15％，五氧化二钒粉5％，二氧化锆粉1％，兰钨粉20％，锡粉9％；混合得混合粉；在氩气保护气氛下投入行星式球磨机中进行研磨，磨细到320目；磨球和磨罐采用刚玉或玛瑙材料制备，转速1000r／min，球磨时间8小时；再将研磨好的粉料送钢模双向压制，压力为750MPa；压制成素坯；控制素坯烧结温度880℃，时间3小时；对烧结锭坯复压，在1100℃下复烧4小时；最后对复压复烧坯在600℃下挤压成型、拉丝，制成合格的银稀有难熔金属氧化物电接触材料丝材。由该方法制备的丝材组织均匀，经检测：银含量为49.8％，抗拉强度为230MPa，密度为9．7 g／cm3，电阻率为2．0μΩ·cm，硬度为90HV，延伸率为25％。
实施例3
一种银稀有难熔金属氧化物电接触材料的制备方法，取银粉55％，二氧化钛粉12％，五氧化二钒粉5％，二氧化锆粉2％，兰钨粉21％，锡粉5％；混合得混合粉；在氩气保护气氛下投入行星式球磨机中进行研磨，磨细到330目；磨球和磨罐采用刚玉或玛瑙材料制备，转速920r／min，球磨时间10小时；再将研磨好的粉料送钢模双向压制，压力为900MPa；压制成素坯；控制素坯烧结温度900℃，时间4小时；对烧结锭坯复压，在1200℃下复烧3小时；最后对复压复烧坯在650℃下挤压成型、拉丝，制成合格的银稀有难熔金属氧化物电接触材料丝材。由该方法制备的丝材组织均匀，经检测：银含量为54.7％，抗拉强度为280Mpa，密度为9．3 g／cm3，电阻率为2．2μΩ·cm，硬度为110HV，延伸率为18％。
实施例4
一种银稀有难熔金属氧化物电接触材料的制备方法，取银粉48％，二氧化钛粉16％，五氧化二钒粉13％，二氧化锆粉1％，兰钨粉15％，锡粉7％；混合得混合粉；在氩气保护气氛下投入行星式球磨机中进行研磨，磨细到350目；磨球和磨罐采用刚玉或玛瑙材料制备，转速900r／min，球磨时间20小时；再将研磨好的粉料送钢模双向压制，压力为820MPa；压制成素坯；控制素坯烧结温度850℃，时间5小时；对烧结锭坯复压，在950℃下复烧4小时；最后对复压复烧坯在600℃下挤压成型、拉丝，制成合格的银稀有难熔金属氧化物电接触材料丝材。 由该方法制备的丝材组织均匀，经检测：银含量为47.7％，抗拉强度为280Mpa，密度为9．3 g／cm3，电阻率为2．2μΩ·cm，硬度为130HV，延伸率为18％。
Claims (3)
1.一种银稀有难熔金属氧化物电接触材料的制备方法，是在银基体粉中加入二氧化钛粉，五氧化二钒粉，二氧化锆粉，兰钨粉，锡粉余量的原料成份，混合得混合粉；在氩气保护气氛下磨细到320—350目，压制成素坯；控制素坯烧结温度850℃—900℃，时间2—5小时；对烧结锭坯复压，在950℃—1200℃下复烧，时间2—4小时；最后对复压复烧坯在600℃—650℃下挤压成型、拉丝，制成合格的银稀有难熔金属氧化物电接触材料丝材；其特征在于：原料化学成份及其所占重量百分比为：银粉45—55％，二氧化钛粉12—20％，五氧化二钒粉5—13％，二氧化锆粉1—2％，兰钨粉15—21％，锡粉5—9％。
2.根据权利要求1所述的一种银稀有难熔金属氧化物电接触材料的制备方法其特征在于：所述的素坯成形压力采用钢模双向压制，压力为750MPa—900MPa。
3.根据权利要求1所述的一种银稀有难熔金属氧化物电接触材料的制备方法其特征在于：所述的原料的混合粉的磨细是在行星式球磨机中进行研磨，磨球和磨罐采用刚玉或玛瑙材料制备，转速900r／min—1200r／min，球磨时间8—20小时。
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