CN104532050A - 一种氮化钛增强银基触头材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种氮化钛增强银基触头材料及其制备方法，主要由以下重量百分比的物质组成：氮化钛5wt%-20wt%，余量为银；或者是氮化钛5wt%-20wt%，铜、钴、钛中的一种或几种混合物0.01wt%-5wt%，余量为银。其制备方法包括混粉、压制、烧结、复压、复烧及抛光步骤。本发明的氮化钛增强银基触头材料具有抗熔焊性能好，耐电弧烧蚀的特性，又能够在长期使用条件下，触头间接触电阻低、触头温升低而稳定的优点，且制备方法简单实用。
Description
技术领域
本发明涉及到一种氮化钛增强银基触头材料及其制备方法。
背景技术
触头是低压电器的核心部件，起着接通、承载以及分断电流的任务，其优劣直接影响低压电器的安全性和可靠性。目前低压断路器多使用银钨、银碳化钨、银碳化钨铜作为触头材料，因其抗熔焊性能好，耐电弧烧蚀等特性而被广泛应用。其中，银是导电性最好的金属,是触头材料中的基体。但以钨和碳化钨为主要添加相的触头材料在长期使用过程中，钨和碳化钨都会被氧化，并与银反应在触头表面形成不导电的钨酸银，使触头间接触电阻升高，导致电器温升过高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种应用于低压电器的即具有抗熔焊性能好，耐电弧烧蚀的特性，又能够在长期使用条件下，触头间接触电阻低、触头温升低而稳定的氮化钛增强银基触头材料。
本发明要解决的另一个技术问题是提供该氮化钛增强银基触头材料制备方法。
为解决上述第一个技术问题，本发明主要由以下重量百分比的物质组成：氮化钛5wt%-20wt%，余量为银。
或主要由以下重量百分比的物质组成：氮化钛5wt%-20wt%，铜、钴、钛中的一种或几种的混合物0.01wt%-5wt%，余量为银。
所述的氮化钛增强银基触头材料，其特征是所述的氮化钛可采用二氮化二钛和四氮化三钛两种中的一种或两种的混合物。
为解决上述第二个技术问题，本发明包括以下步骤：
a、混粉：称取重量百分比为5wt%-20wt%的氮化钛及余量的银，放入球磨机或混粉机中进行混粉1-4小时；
b、压制：将混合均匀的粉料在粉末压机上压制成规定形状坯料，压强为220-360MPa；
c、烧结：坯料在真空或氩气保护下烧结1-4小时，烧结温度850-950摄氏度；
d、复压：将烧结后的坯料在压力机上进行复压，压强为350-600Mpa；
e、复烧：复压后的坯料在真空或氩气保护下复烧1-4小时，复烧温度850-950摄氏度；
f、抛光：将复烧后的坯料放入离心抛光机中，并加入同等重量的氧化铝磨料，抛光10-20分钟。
所述的a步骤中可以添加重量百分比为0.01wt%-5wt%的铜、钴、钛中的一种或几种的混合物，余量为银。
所述的银以银粉的形式添加，粒度为200-600目；所述的氮化钛以氮化钛粉的形式添加，平均粒度为0.5-4微米；所述的铜、钴、钛以粉状的形式添加，平均粒度为0.5-3微米。
本发明的优点效果是：由于氮化钛具有高熔点、高硬度、高温化学稳定性及优良的导热性能、导电性能，同时不论是氮化钛还是氧化钛都不能和银发生反应，也就不会生成类似钨酸银之类的不导电层，不会形成高电阻层；适量的铜、钴、钛的加入可以增加氮化钛和银之间的润湿性，这样既能够改善材料的加工性，又能降低触头间接触电阻，提高了电器的可靠性。本发明具有抗熔焊性能好，耐电弧烧蚀的特性，又能够在长期使用条件下，触头间接触电阻低、触头温升低而稳定的优点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的氮化钛增强银基触头材料作进一步详细说明：
实施例1
制作按重量百分比二氮化二钛(Ti2N2)为5wt%、余量为银的触头：
a、混粉：称量300目的银粉9.5千克、平均粒度为3微米的氮化钛粉0.5千克，放入球磨机或混粉机中进行混粉3小时；
b、压制：将混合均匀的粉料在粉末压机上压制成规定形状坯料，压强为350MPa；
c、烧结：坯料在真空下烧结3小时，烧结温度870摄氏度；
d、复压：将烧结后的坯料在压力机上进行复压，压强为550MPa；
e、复烧：复压后的坯料在氩气保护下复烧2小时，复烧温度900摄氏度；
f、抛光：将复烧后的坯料放入离心抛光机中，并加入10千克的氧化铝磨料，抛光15分钟。
本触头应用于智能型万能式断路上，分断能力比市售其他类型银基触头提高5%左右，使用寿命提高5%。
实施例2
制作按重量百分比四氮化三钛(Ti3N4)为20wt%、银余量的触头：
a、混粉：称量平均粒度为300目的银粉8千克、平均粒度为1.5微米的氮化钛粉2千克，放入球磨机或混粉机中进行混粉2小时；
b、压制：将混合均匀的粉料在粉末压机上压制成规定形状坯料，压强为230MPa；
c、烧结：坯料在真空下烧结4小时，烧结温度900摄氏度；
d、复压：将烧结后的坯料在压力机上进行复压，压强为450MPa；
e、复烧：复压后的坯料在氩气保护下复烧3小时，复烧温度870摄氏度；
f、抛光：将复烧后的坯料放入离心抛光机中，并加入10千克的氧化铝磨料，抛光12分钟。
本触头应用于智能型万能式断路上，分断能力比市售其他类型银基触头提高10%左右，使用寿命提高5%。
实施例3
制作按重量百分比氮化钛为10wt%、铜为5%、银余量的触头：
a、混粉：称量300目的银粉8.5千克、平均粒度为1微米的氮化钛粉1千克、平均粒度为1微米的铜粉0.5千克放入球磨机或混粉机中进行混粉4小时；
b、压制：将混合均匀的粉料在粉末压机上压制成规定形状坯料，压强为350MPa；
c、烧结：坯料在真空下烧结2小时，烧结温度900度；
d、复压：将烧结后的坯料在压力机上进行复压，压强为500MPa；
e、复烧：复压后的坯料在氩气保护下复烧4小时，复烧温度950度；
f、抛光：将复烧后的坯料放入离心抛光机中，并加入10千克的氧化铝磨料，抛光18分钟。
本触头应用于智能型万能式断路上，分断能力比市售其他类型银基触头提高8%左右，使用寿命提高7%。
实施例4
制作按重量百分比四氮化三钛(Ti3N4)为15wt%、铜为5wt%、银余量的触头：
a、混粉：称量600目的银粉8千克、平均粒度为3微米的氮化钛粉1.5千克、平均粒度为1.5微米的铜粉0.5千克，放入球磨机或混粉机中进行混粉3小时；
b、压制：将混合均匀的粉料在粉末压机上压制成规定形状坯料，压强为350MPa；
c、烧结：坯料在真空下烧结3小时，烧结温度850度；
d、复压：将烧结后的坯料在压力机上进行复压，压强为500MPa；
e、复烧：复压后的坯料在氩气保护下复烧2小时，复烧温度900度；
f、抛光：将复烧后的坯料放入离心抛光机中，并加入10千克的氧化铝磨料，抛光15分钟。
本触头应用于智能型万能式断路上，分断能力比市售其他类型银基触头提高10%左右，使用寿命提高8%。
实施例5
制作按重量百分比二氮化二钛(Ti2N2)为10wt%、钴为3wt%、银余量的触头：
a、混粉：称量500目银粉8.7千克、平均粒度为3微米的氮化钛粉1千克、平均粒度为1.5微米的钴粉0.3千克，放入球磨机或混粉机中进行混粉3小时；
b、压制：将混合均匀的粉料在粉末压机上压制成规定形状坯料，压强为350MPa；
c、烧结：坯料在真空下烧结3小时，烧结温度850度；
d、复压：将烧结后的坯料在曲柄压力机上复压，压强为450MPa；
e、复烧：复压后的坯料在氩气保护下复烧2小时，复烧温度900度；
f、抛光：将复烧后的坯料放入离心抛光机中，并加入10千克的氧化铝磨料，抛光15分钟。
本触头应用于某小型断路器上，分断能力比市售其他类型银基触头提高7%左右，使用寿命提高9%。
实施例6
制作按重量百分比四氮化三钛(Ti3N4)为10wt%、二氮化二钛(Ti2N2)为10wt%、钴为2wt%、银余量的触头：
a、混粉：称量200目的银粉7.8千克、平均粒度为3微米的氮化钛粉2千克、平均粒度为2微米的钴粉0.2千克，放入球磨机或混粉机中进行混粉2小时；
b、压制：将混合均匀的粉料在粉末压机上压制成规定形状坯料，压强为350MPa；
c、烧结：坯料在真空下烧结3小时，烧结温度850度；
d、复压：将烧结后的坯料在曲柄压力机上复压，压强为450MPa；
e、复烧：复压后的坯料在氩气保护下复烧2小时，复烧温度900度；
f、抛光：将复烧后的坯料放入离心抛光机中，并加入10千克的氧化铝磨料，抛光15分钟。
本触头应用于某中型断路器上，分断能力比市售其他类型银基触头提高5%左右，使用寿命提高5%。
实施例7
制作按重量百分比氮化钛为15wt%、钴为0.5wt%、钛为0.5wt%、银余量的触头：
a、混粉：称量200目银粉8.4千克、平均粒度为3微米的氮化钛粉1.5千克、平均粒度为2微米的钴粉0.05千克、均粒度为2微米的钛粉0.05千克放入球磨机或混粉机中进行混粉3小时；
b、压制：将混合均匀的粉料在粉末压机上压制成规定形状坯料，压强为300MPa；
c、烧结：坯料在氩气保护下烧结3小时，烧结温度950度；
d、复压：将烧结后的坯料在曲柄压力机上复压，压强为500MPa；
e、复烧：复压后的坯料在氩气保护下复烧2小时，复烧温度900度；
f、抛光：将复烧后的坯料放入离心抛光机中，并加入10千克的氧化铝磨料，抛光15分钟。
本触头应用于小型断路器上，分断能力比市售其他类型银基触头提高10%左右，使用寿命提高15%。
上述实施例中，占重量百分比为0.01wt%-5wt%的铜、钴、钛中铜、钴、钛一种元素或多种元素混合的重量百分比在0.01wt%-5wt%内。原料中，银以银粉的形式添加，平均粒度为200-600目；氮化钛以氮化钛粉的形式添加，平均粒度为0.5-4微米；铜、钴、钛以粉状的形式添加，平均粒度为0.5-3微米。原料中允许有微量的不可避免的杂质。
本发明不局限于上述实施方式，应当理解，本发明的构思可以按其他种种形式实施运用，它们同样落在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种氮化钛增强银基触头材料，其特征是主要由以下重量百分比的物质组成：氮化钛5wt%-20wt%，余量为银。
2.一种氮化钛增强银基触头材料，其特征是主要由以下重量百分比的物质组成：氮化钛5wt%-20wt%，铜、钴、钛中的一种或几种的混合物0.01wt%-5wt%，余量为银。
3.根据权利要求1或2所述的氮化钛增强银基触头材料，其特征是所述的氮化钛可采用二氮化二钛和四氮化三钛两种中的一种或两种的混合物。
4.一种氮化钛增强银基触头材料的制备方法，其特征是包括以下步骤：
a、混粉：称取重量百分比为5wt%-20wt%的氮化钛及余量的银，放入球磨机或混粉机中进行混粉1-4小时；
b、压制：将混合均匀的粉料在粉末压机上压制成规定形状坯料，压强为220-360MPa；
c、烧结：坯料在真空或氩气保护下烧结1-4小时，烧结温度850-950摄氏度；
d、复压：将烧结后的坯料在压力机上进行复压，压强为350-600Mpa；
e、复烧：复压后的坯料在真空或氩气保护下复烧1-4小时，复烧温度850-950摄氏度；
f、抛光：将复烧后的坯料放入离心抛光机中，并加入同等重量的氧化铝磨料，抛光10-20分钟。
5.根据权利要求4所述的氮化钛增强银基触头材料的制备方法，其特征是所述的a步骤中可以添加重量百分比为0.01wt%-5wt%的铜、钴、钛中的一种或几种的混合物，余量为银。
6.根据权利要求4或5所述的氮化钛增强银基触头材料的制备方法，其特征是所述的银以银粉的形式添加，粒度为200-600目；所述的氮化钛以氮化钛粉的形式添加，平均粒度为0.5-4微米；所述的铜、钴、钛以粉状的形式添加，平均粒度为0.5-3微米。
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