CN105047442A - 一种Ag-CuO低压触点材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种Ag-CuO低压触点材料，其包括多孔结构的CuO骨架以及填充于CuO骨架中的金属银材料；其中，所述CuO骨架的体积占该低压触点材料总体积的40～80％，余量为所述金属银材料。本发明还公开了如上所述Ag-CuO低压触点材料的制备方法。如上提供的Ag-CuO低压触点材料中，通过高温烧结工艺制备得到陶瓷相的CuO骨架，并在CuO骨架结构中添加金属银制成复合触点材料，CuO和液态银之间具有良好的润湿性能，可以将骨架增强材料的高强度和金属材料的高导电、导热性能结合起来，获得综合性能优良的骨架强化复合材料。

Description

一种Ag-CuO低压触点材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及触点材料技术领域，具体涉及一种Ag-CuO低压触点材料及其制备方。
背景技术
触点材料是一种广泛应用的基础性电器元件，负担接通、断开负载电路电流的任务，其品质决定了低压电器元件的开断能力和电接触电路的可靠性。目前，低压电器中广泛采用的主要是银-氧化物触点材料。常用的低压触点材料主要有：Ag-CdO、Ag-SnO2、Ag-Ni等，但是这些传统的材料已经不能满足低压电器的发展和性能要求。Ag-CdO触点材料使用过程中释放出有毒的Cd蒸汽；Ag-SnO2触点材料由于液态Ag和SnO2粒子的润湿性差，在低压电器使用过程中，触点材料的接触电阻和温升增大，材料的使用寿命降低；Ag-Ni触点材料的抗电弧侵蚀能力不足等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种Ag-CuO低压触点材料，该低压触点材料具有高硬度、低接触电阻、低温升以及抗熔焊性能良好的特性，解决了现有技术存在的问题。
为了达到上述的发明目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种Ag-CuO低压触点材料，其包括多孔结构的CuO骨架以及填充于CuO骨架中的金属银材料；其中，所述CuO骨架的体积占该低压触点材料总体积的40～80％，余量为所述金属银材料。
优选地，所述CuO骨架的体积占该低压触点材料总体积的60～70％，余量为所述金属银材料。
优选地，所述CuO骨架通过高温烧结工艺制备形成，其中包含孔径为1～10μm的孔隙。
优选地，所述金属银材料中含有Cu、W、La、或Bi元素中的一种或两种以上，其体积含量占所述金属银材料总体积的0.05～1％。
优选地，所述金属银材料中含有Fe、Ni或Co元素中的一种或两种以上，其体积含量占所述金属银材料总体积的0.05～0.5％。
优选地，所述CuO骨架中包含有SnO2、SiO2、WO3、或SiC中的一种或两种以上的硬质陶瓷颗粒，其体积含量占所述CuO骨架总体积的0.05～0.5％。
如上所述的Ag-CuO低压触点材料的制备方法，其中，包括步骤：S1、通过高温烧结工艺制备获得所述CuO骨架；S2、将所述金属银材料加热熔化；S3、将熔体状的金属银材料填充到所述CuO骨架中，获得所述Ag-CuO低压触点材料。
本发明的效果是：CuO作为常见的氧化物，易于开发，成本低，同时，选用CuO骨架作为触点材料的基体，可以节约大量的贵金属银。通过高温烧结制备形成的CuO骨架具有优良硬度和烧结活性，可以提高触点材料的硬度和抗电弧侵蚀性能。因此，将金属银材料填充于CuO骨架中作为低压触点材料，具有良好的性能，不仅具有优异的抗机械磨损和电弧侵蚀性能，更使得触点材料稳定的接触电阻，实现触点材料低的接触电阻和抗熔焊性能，解决了银-氧化物低压触点材料中常见的电寿命低，温升高的问题。
具体实施方式
如前所述，本发明的目的是为了解决传统的低压触点材料存在的问题，提供了一种Ag-CuO低压触点材料，该触点材料包括其包括多孔结构的CuO骨架以及填充于CuO骨架中的金属银材料；其中，所述CuO骨架的体积占该低压触点材料总体积的40～80％，余量为所述金属银材料。其中，所述CuO骨架通过高温烧结工艺制备形成，其中包含孔径为1～10μm的孔隙。
如上所述的Ag-CuO低压触点材料的制备方法，其中，包括步骤：S1、通过高温烧结工艺制备获得所述CuO骨架；S2、将所述金属银材料加热熔化；S3、将熔体状的金属银材料填充到所述CuO骨架中，获得所述Ag-CuO低压触点材料。
如上提供的Ag-CuO低压触点材料中，通过高温烧结工艺制备得到陶瓷相的CuO骨架，并在CuO骨架结构中添加金属银制成复合触点材料，CuO和液态银之间具有良好的润湿性能，可以将骨架增强材料的高强度和金属材料的高导电、导热性能结合起来，获得综合性能优良的骨架强化复合材料。陶瓷相的CuO骨架抗电弧侵蚀能力强，因此该触点材料的抗电弧侵蚀能力大幅提高。
作为一个优选的实施方案，所述CuO骨架的体积占该低压触点材料总体积的60～70％，余量为所述金属银材料。
作为一个优选的实施方案，所述金属银材料中含有Cu、W、La、或Bi元素中的一种或两种以上，其体积含量占所述金属银材料总体积的0.05～1％。金属银材料中含有Cu、W、La、或Bi等元素，可以有效改善金属银材料与石墨烯材料之间的界面结合，提高材料的界面润湿性。
作为一个优选的实施方案，所述金属银材料中含有Fe、Ni或Co元素中的一种或两种以上，其体积含量占所述金属银材料总体积的0.05～0.5％，其中这些掺杂元素可以明显改善触点材料的抗熔焊性能。
作为一个优选的实施方案，所述CuO骨架中包含有SnO2、SiO2、WO3、或SiC中的一种或两种以上的硬质陶瓷颗粒，其体积含量占所述CuO骨架总体积的0.05～0.5％。CuO骨架中包含有SnO2、SiO2、WO3、或SiC中等硬质陶瓷颗粒，可以有效改善CuO骨架的熔焊性能，提高触点材料的抗熔焊性能。
下面将结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
实施例1
本实施例提供了一种Ag-CuO低压触点材料，包括CuO骨架以及填充于CuO骨架中的金属银材料。具体地，首先通过高温烧结工艺制备获得CuO骨架；然后将金属银材料加热熔化并将熔体状的金属银材料填充到所述CuO骨架中，获得该Ag-CuO低压触点材料。其中，通过高温烧结工艺制备得到的是陶瓷相的CuO骨架，其中包含孔径为1～10μm的孔隙。
在本实施例中，所述CuO骨架的体积占该低压触点材料总体积的80％，金属银材料占该低压触点材料总体积的20％。进一步地，为了改善金属银材料与CuO骨架之间的界面结合，提高材料的界面润湿性，金属银材料中还包含有Cu、W、La、或Bi等微量元素，这些为了元素占金属银材料总体积的1％左右。更具体地，金属银材料中还含有Fe、Ni或Co元素中的一种或两种以上，其体积含量占所述金属银材料总体积的0.05％左右。
进一步地，为了改善CuO骨架的熔焊性能，以提高触点材料的抗熔焊性能，所述CuO骨架包含有SnO2、SiO2、WO3、或SiC中等硬质陶瓷颗粒，这些硬质陶瓷颗粒的体积含量占所述CuO骨架总体积的0.05～0.5％。
本实施例制备得到的Ag-CuO低压触点材料具有高硬度、低接触电阻、低温升以及抗熔焊性能良好的特性，具有良好的应用前景。
实施例2
本实施例提供了一种Ag-CuO低压触点材料，包括CuO骨架以及填充于CuO骨架中的金属银材料。具体地，首先通过高温烧结工艺制备获得CuO骨架；然后将金属银材料加热熔化并将熔体状的金属银材料填充到所述CuO骨架中，获得该Ag-CuO低压触点材料。其中，通过高温烧结工艺制备得到的是陶瓷相的CuO骨架，其中包含孔径为1～10μm的孔隙。
在本实施例中，所述CuO骨架的体积占该低压触点材料总体积的40％，金属银材料占该低压触点材料总体积的60％。进一步地，为了改善金属银材料与CuO骨架之间的界面结合，提高材料的界面润湿性，金属银材料中还包含有Cu、W、La、或Bi等微量元素，这些为了元素占金属银材料总体积的0.5％左右。更具体地，金属银材料中还含有Fe、Ni或Co元素中的一种或两种以上，其体积含量占所述金属银材料总体积的0.5％左右。
进一步地，为了改善CuO骨架的熔焊性能，以提高触点材料的抗熔焊性能，所述CuO骨架包含有SnO2、SiO2、WO3、或SiC中等硬质陶瓷颗粒，这些硬质陶瓷颗粒的体积含量占所述CuO骨架总体积的0.05～0.5％。
本实施例制备得到的Ag-CuO低压触点材料具有高硬度、低接触电阻、低温升以及抗熔焊性能良好的特性，具有良好的应用前景。
实施例3
本实施例提供了一种Ag-CuO低压触点材料，包括CuO骨架以及填充于CuO骨架中的金属银材料。具体地，首先通过高温烧结工艺制备获得CuO骨架；然后将金属银材料加热熔化并将熔体状的金属银材料填充到所述CuO骨架中，获得该Ag-CuO低压触点材料。其中，通过高温烧结工艺制备得到的是陶瓷相的CuO骨架，其中包含孔径为1～10μm的孔隙。
在本实施例中，所述CuO骨架的体积占该低压触点材料总体积的60％，金属银材料占该低压触点材料总体积的40％。进一步地，为了改善金属银材料与CuO骨架之间的界面结合，提高材料的界面润湿性，金属银材料中还包含有Cu、W、La、或Bi等微量元素，这些为了元素占金属银材料总体积的0.05％左右。更具体地，金属银材料中还含有Fe、Ni或Co元素中的一种或两种以上，其体积含量占所述金属银材料总体积的0.1％左右。
进一步地，为了改善CuO骨架的熔焊性能，以提高触点材料的抗熔焊性能，所述CuO骨架包含有SnO2、SiO2、WO3、或SiC中等硬质陶瓷颗粒，这些硬质陶瓷颗粒的体积含量占所述CuO骨架总体积的0.05～0.5％。
本实施例制备得到的Ag-CuO低压触点材料具有高硬度、低接触电阻、低温升以及抗熔焊性能良好的特性，具有良好的应用前景。
综上所述，本发明实施例提供的Ag-CuO低压触点材料中：CuO作为常见的氧化物，易于开发，成本低，同时，选用CuO骨架作为触点材料的基体，可以节约大量的贵金属银。通过高温烧结制备形成的CuO骨架具有优良硬度和烧结活性，可以提高触点材料的硬度和抗电弧侵蚀性能。因此，将金属银材料填充于CuO骨架中作为低压触点材料，具有良好的性能，不仅具有优异的抗机械磨损和电弧侵蚀性能，更使得触点材料稳定的接触电阻，实现触点材料低的接触电阻和抗熔焊性能，解决了银-氧化物低压触点材料中常见的电寿命低，温升高的问题。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种Ag-CuO低压触点材料，其特征在于，包括多孔结构的CuO骨架以及填充于CuO骨架中的金属银材料；其中，所述CuO骨架的体积占该低压触点材料总体积的40～80％，余量为所述金属银材料。
2.根据权利要求1所述的Ag-CuO低压触点材料，其特征在于，所述CuO骨架的体积占该低压触点材料总体积的60～70％，余量为所述金属银材料。
3.根据权利要求1所述的Ag-CuO低压触点材料，其特征在于，所述CuO骨架通过高温烧结工艺制备形成，其中包含孔径为1～10μm的孔隙。
4.根据权利要求1所述的Ag-CuO低压触点材料，其特征在于，所述金属银材料中含有Cu、W、La、或Bi元素中的一种或两种以上，其体积含量占所述金属银材料总体积的0.05～1％。
5.根据权利要求1或4所述的Ag-CuO低压触点材料，其特征在于，所述金属银材料中含有Fe、Ni或Co元素中的一种或两种以上，其体积含量占所述金属银材料总体积的0.05～0.5％。
6.根据权利要求1或4所述的Ag-CuO低压触点材料，其特征在于，所述CuO骨架中包含有SnO2、SiO2、WO3、或SiC中的一种或两种以上的硬质陶瓷颗粒，其体积含量占所述CuO骨架总体积的0.05～0.5％。
7.如权利要求1-6任一所述的Ag-CuO低压触点材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：
S1、通过高温烧结工艺制备获得所述CuO骨架；
S2、将所述金属银材料加热熔化；
S3、将熔体状的金属银材料填充到所述CuO骨架中，获得所述Ag-CuO低压触点材料。
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