CN103667767A - 一种带增强基体性能添加物的银镍触点材料的制备方法及其产品 - Google Patents

一种带增强基体性能添加物的银镍触点材料的制备方法及其产品 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带增强基体性能添加物的银镍触点材料的制备方法及其产品，它以带增强性能的添加物、镍粉、银锭以及其他添加物为原料，经过水雾化制粉、混粉、压锭、烧结、挤压，最后进行拉拔或轧制，制备成触点材料成品。该发明银基体具有良好的电性能和机械性能，镍颗粒和其他添加物材料均匀分散在银基体中，保证了触点材料电性能均匀稳定，加工性能良好等特点。该发明工艺制备的材料相对传统的银镍触点材料有更高的抗烧损、抗电转移、抗熔焊性能,能够满足低压电器体积小型化、性能优越化的要求，使银镍触点材料适应的电流提高到25A以上，甚至更高；该工艺简单，适合批量生产。制备的银镍产品可广泛用于继电器、接触器以及断路器中。

Description

一种带增强基体性能添加物的银镍触点材料的制备方法及其产品
技术领域
本发明涉及一种电接触材料的制备方法，尤其是一种银镍触点材料的制备方法及其产品。
背景技术
银镍触点材料由于在中小电流其优良的导电导热性能、抗电烧损性能、抗材料转移性能以及优良的材料加工性能，广泛应用在25A电流等级以下的继电器和接触器上。现有的银镍触点材料的常规制备工艺是采用机械混粉，该工艺简单，适合工艺批量大生产，但是该工艺制备的产品存在镍颗粒分布不均匀、抗大电流冲击性能较差、直流电流较高时材料转移大等问题。通过检索，现有技术中解决该问题的方法是通过改善镍颗粒分散性和添加添加物方式，如以下专利：
ZL018020917  Ni金属粒子分散型Ag-Ni系合金开关触点材料的制造方法及由此获得的继电器；
CN2012102978236  喷射共沉积制备银镍电触点材料的方法；
CN2012102963174  一种电触头用银镍材料的制备方法
以上此类专利均是银粉为基体材料，通过添加添加物改善电性能或者提高镍颗粒分散性提高电性能，这些专利或者技术均无法提高银基体的电性能，而在触点工作过程中，承载电流和电弧作用最大的是银基体。由于银基体性能未有较大的提升，从而限制了银镍触点材料的最大应用电流等级只能在25A左右。
在中国国内，随着人们生活水平的日益提高，各种电器也越来越多，并且电器也在向小型化发展。这就要求继电器或者接触器需要控制的电器负载类型越来越多样化，而相应体积的电器容量也越来越大，所以如何进一步提升AgNi触点材料的抗电流冲击、抗材料转移、抗熔焊的性能就越来越重要。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的银镍触点材料的银基体抗电弧性能较差、强度较低等问题，而提供一种带增强基体性能添加物的银镍触点材料的制备方法。
实现上述目的，本发明的技术方案是原料为Ni粉、基体增加性能添加物合金、第二添加物、余量为Ag，第二添加物为W、Mo、稀土及稀土氧化物、K及其碳酸物；其中添加物为Bi、Cu、In及Zn中的任一种或者任意几种，包括以下工序：
   (1) 水雾化制粉
将银和基体增加性能添加物经过熔炼、水雾化，制备成带有增加基体性能的银粉；
   (2) 混粉
将带有增加基体性能添加物的银粉与镍粉、第二添加物粉通过混粉工艺制备成混合粉；
   (3) 冷等静压
将制备的混合粉进行冷等静压，压制成锭；
(4)烧结
将压制成锭进行烧结；
(5)热挤压成型
将锭子加热并挤压成形。
(6)材料成型加工
将挤压的线材或者板带材经过拉拔或者轧制成最终产品。
进一步设置是所述步骤（1）中熔炼温度在1100-1300℃，雾化温度在1000-1200℃，雾化水压在20-60MPa；增加基体性能添加物的含量相对于银质量比为0.01-1%；增加基体性能添加物可以为Ni、Cu、Bi、Sn、Zn、In、稀土等一种或者几种配合在一起，当含有多种元素时，总含量不超过1%。
进一步设置是所述步骤（2）中混粉中：带增加基体性能添加物的银粉与镍粉的比例在90:10至70:30之间；添加物粉比例占总重量比计为0.01-2%；银粉粒度为-200目，镍粉粒度为＜15μm，添加物粉粒度为＜30μm；混粉工艺为干式机械混粉、湿式机械混粉、球磨混粉、高能球磨混粉等任意混粉工艺。
进一步设置是所述步骤（3）中冷等静压的压力在60MPa-250Mpa。
进一步设置是所述步骤（4）烧结，其中烧结温度为750℃-920℃,时间为2h-5h，空气条件下或者真空条件下。
进一步设置是所述步骤（4）的加热温度为700℃-900℃，挤压速度在1-15mm/s，挤压成型后为线材或者带材或者板材。
本发明的另一个目的是提供一种带增强基体性能添加物合金的银镍触点材料，其技术方案是Ni粉、基体增加性能添加物合金、第二添加物、余量为Ag，第二添加物为W、Mo、稀土及稀土氧化物、K及其碳酸物；其中添加物为Bi、Cu、In及Zn中的任一种或者任意几种。
本发明采用带有增加基体性能方法充分解决了传统银镍材料在遇到大电流冲击时，出现的易粘接、易烧损、易转移等问题，主要原因是增加基体性能的添加物通过本发明的工艺以固溶方式或者微小析出方式分布在银基体内部，这样即可以保证银、增加基体性能的添加物、镍之间的相互位置关系；同时增加添加物合金添加量较少，又保证了银基体的导电性；同时本发明采用水雾化工艺制备带有增加基体性能的添加物合金的银粉，该工艺简单，适合工业化大批量生产。
 
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 本发明工艺流程图。
具体实施方式
    下面通过实施例对本发明进行具体的描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，该领域的技术工程师可根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
具体实施方式
实施例1
以AgMgNi-Ni10材料制备为例子
1、19.96kg Ag锭、0.02kgMg锭、0.02kgNi片在1300℃条件下熔炼，然后在1250℃条件下水雾化制粉，水雾化压力为50MPa，最后粉体过200目筛，从而得到AgMgNi合金粉；
2、9kg的AgMgNi粉与1kg的7μm的Ni粉机械干混粉制备出AgMgNi-Ni10粉；
3、AgMgNi-Ni10粉在冷等静压机上200MPa压力下制锭，锭子直径85mm。
4、AgMgNi-Ni10锭子在H2气氛下烧结4h，烧结温度850℃。
5、AgMgNi-Ni10锭子在800℃条件下挤压，挤压规格为Φ6。
6、AgMgNi-Ni10线材经过冷拉拔机，冷拉拔至需要的直径尺寸。
本实例制备的AgMgNi-Ni10物理性能如下：密度10.29g/cm3、电阻率1.91μΩ.cm、硬度(HV0.3)91（半硬态）、抗拉强度331MPa。
实施例2
以AgLa-Ni15材料制备为例子
1、19.98kg 的Ag锭、0.02kg的Bi锭在1200℃条件下熔炼，然后在1150℃条件下水雾化制粉，水雾化压力为30MPa，最后粉体过200目筛，从而得到AgLa合金粉；
2、8.5kg的AgLa粉与1.5kg的7μm的Ni粉机械干混粉制备出AgLa-Ni15粉；
3、AgLa-Ni15粉在冷等静压机上150MPa压力下制锭，锭子直径86mm。
4、AgLa-Ni15锭子在H2气氛下烧结4h，烧结温度860℃。
5、AgLa-Ni15锭子在820℃条件下挤压，挤压规格为Φ6。
6、AgLa-Ni15线材经过冷拉拔机，冷拉拔至需要的直径尺寸。
本实例制备的AgLa-Ni15丝材触点物理性能如下：密度10.21g/cm3、电阻率2.08μΩ.cm、硬度(HV0.3)102（半硬态）、抗拉强度354MPa。
实施例3
以AgCuNi-Ni20材料制备为例子
1、19.98kg 的Ag锭、0.01kg的Cu棒、0.01kg的Ni片，在1300℃条件下熔炼，然后在1250条件下水雾化制粉，水雾化压力为60MPa，最后粉体过200目筛，从而得到AgCuNi合金粉；
2、8kg的AgCuNi粉与2kg的7μm的Ni粉机械干混粉制备出AgCuNi-Ni20粉；
3、AgCuNi-Ni20粉在冷等静压机上180MPa压力下制锭，锭子直径83mm。
4、AgCuNi-Ni20锭子在H2气氛下烧结4h，烧结温度800℃。
5、AgCuNi-Ni20锭子在780℃条件下挤压，挤压规格为40X4。
6、AgCuNi-Ni20带材经过冷轧机轧制、冲制至需要的规格。
本实例制备的AgCuNi-Ni20片点物理性能如下：密度9.81g/cm3、电阻率2.19μΩ.cm、硬度（HV0.3）109（半硬态）。

Claims (7)

1.一种带增强基体性能添加物的银镍触点材料的制备方法，其特征在于：原料为Ni粉、基体增加性能添加物、第二添加物、余量为Ag，第二添加物为W、Mo、稀土及稀土氧化物、K及其碳酸物中任一种或者任意多种；其中增强基体性能添加物为Ni、Bi、Cu、In及Zn中的任一种或者任意几种，包括以下工序：
   (1) 水雾化制粉
将银和基体增加性能添加物经过熔炼、水雾化，制备成带有增加基体性能的银粉；
   (2) 混粉
将带有增加基体性能添加物的银粉与镍粉、第二添加物粉通过混粉工艺制备成混合粉；
   (3) 冷等静压
将制备的混合粉进行冷等静压，压制成锭；
(4)烧结
将压制成锭进行烧结；
(5)热挤压成型
将锭子加热并挤压成形,
 (6)材料成型加工
将挤压的线材或者板带材经过拉拔或者轧制成最终产品。
2.根据权利要求1所述的一种带增强基体性能添加物的银镍触点材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中熔炼温度在1100-1300℃，雾化温度在1000-1200℃，雾化水压在20-60MPa；增加基体性能添加物的含量相对于银质量比为0.01-1%；增加基体性能添加物可以为Ni、Cu、Bi、Sn、Zn、In、稀土等一种或者几种配合在一起，当含有多种元素时，总含量不超过1%。
3.根据权利要求1所述的一种带增强基体性能添加物的银镍触点材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中混粉中：带增加基体性能添加物的银粉与镍粉的比例在90:10至70:30之间；第二添加物粉比例占总重量比计为0.01-2%；银粉粒度为-200目，镍粉粒度为＜15μm，添加物粉粒度为＜30μm；混粉工艺为干式机械混粉、湿式机械混粉、球磨混粉、高能球磨混粉等任意混粉工艺。
4.根据权利要求1所述的一种带增强基体性能添加物的银镍触点材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中冷等静压的压力在60MPa-250Mpa。
5.根据权利要求1所述的一种带增强基体性能添加物的银镍触点材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）烧结，其中烧结温度为750℃-920℃,时间为2h-5h，空气条件下或者真空条件下。
6.根据权利要求1所述的一种带增强基体性能添加物的银镍触点材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）的加热温度为700℃-900℃，挤压速度在1-15mm/s，挤压成型后为线材或者带材或者板材。
7.一种如权利要求1所述的制备方法所制备的带增强基体性能添加物的银镍触点材料，其特征在于包括以下组分：Ni粉、增强基体性能添加物、第二添加物、余量为Ag，第二添加物为W、Mo、稀土及稀土氧化物、K及其碳酸物等任一种或者任意几种；增强基体性能添加物为Bi、Cu、In及Zn中的任一种或者任意几种,带增强基体性能添加物的银与镍的重量比例在90：10至70:30，第二项添加物重量占总重的0.01-2%，增强基体性能的添加物含量占总量的0.01-1%。
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