CN105112706A - 一种银氧化锌电接触合金的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种银氧化锌电接触合金的制备方法，具体为：分别制备淀粉溶液和氧化锌悬浮液，向淀粉溶液中依次加入氧化锌悬浮液和硝酸银水溶液，然后对混合溶液进行干燥、煅烧，得到固体粉末，对粉末采用传统工艺进行压制-烧结-挤压，即得到银氧化锌电接触合金。本发明以淀粉为氧化物的分散载体，以硝酸银为银的引入载体，制备得到的银氧化锌电接触合金内部第二相氧化锌分散性好、粒度细小，克服了内氧化法的制备时存在的工艺繁杂、成本高、组织不均匀等缺点，避免了常规机械混粉时氧化物团聚的问题，以及采用化学混粉方式混粉时易引入杂质的问题。

Description

一种银氧化锌电接触合金的制备方法

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，涉及一种银氧化锌电接触合金的制备方法。

背景技术

电接触合金是开关电器中承担接通和分断电路的核心元件，其性能好坏将直接影响开关电器的开断容量、使用寿命和运行可靠性。AgCdO合金由于具有优良的抗电弧侵蚀性、抗熔焊性和低的接触电阻，广泛应用于多种低压电器中，被称为“万能触点”。但是，由于AgCdO材料在制造和使用过程中不可避免地产生“镉毒”而危害人体健康，已逐渐被其它类型的银基金属氧化物合金所取代，其中AgZnO合金是主要的一种替代材料。

现有公知的制备银氧化锌电接触合金的技术有：1)《一种含添加剂银氧化锌电触头材料的制备方法》(申请号CN201310744103.4，公开号CN103710608A，公开日2014.04.09)；2)专利《一种银氧化锌复合材料的制备方法》(专利号CN200810126297.0，公开号CN101638732，公开日2010.02.03)；3)专利《一种含添加物的银氧化锌电触头材料的加工方法》(专利号CN201410844384.5，公开号CN104493178A，公开日2015.04.08)；4)《掺杂银氧化锌电接触材料的制备方法》(申请号CN200910196284.5，公开号CN101707156A，公开日2010.05.12)。

上述工艺方法均采用的是内氧化法或粉末冶金法，但由于银锌合金内氧化过程中会出现拒氧化现象而难以控制，而采用粉末冶金法制备银氧化锌合金时，混粉(即获得银-氧化锌混合粉末的过程)是整个工艺中的重要阶段，但采用机械混粉的方式易造成氧化物团聚，而采用化学混粉方式虽然氧化物分散性较好，但易引入杂质，这都会造成合金的加工性能以及使用性能下降。同时上述方法均存在制备过程繁琐、工艺复杂等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种银氧化锌电接触合金的制备方法，解决了现有电接触合金的制备过程繁琐、工艺复杂，以及氧化物易团聚或易引入杂质的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种银氧化锌电接触合金的制备方法，具体按以下步骤实施：

步骤1，制备淀粉溶液和氧化锌悬浮液；

步骤2，制备淀粉、氧化锌、硝酸银混合溶液；

将步骤1制得的氧化锌悬浮液缓慢加入到淀粉溶液中，搅拌10～20分钟后，加入1mol/L的硝酸银水溶液，得到淀粉、氧化锌、硝酸银混合溶液；

步骤3，干燥、煅烧：

将步骤2制得的混合溶液放入真空干燥箱中干燥，直到水分完全蒸发，得到固体混合物，然后将混合物研磨成粉，放入马弗炉中煅烧；

步骤4，合金制备：

将经步骤3煅烧后的粉末采用传统的压制-烧结-挤压工艺制备得到银氧化锌电接触合金。

本发明的特点还在于，

步骤1中淀粉溶液的制备具体为：将可溶性淀粉加入到去离子水中，在40～60℃搅拌预热15～30分钟；然后将溶液进一步加热至80～90℃，待淀粉完全溶解后保温15～30分钟，最后冷却至55～65℃保温，制得淀粉溶液。

可溶性淀粉与去离子水的质量体积比为0.8～1.2：100g/ml。

步骤1中氧化锌悬浮液的制备具体为：将氧化锌颗粒加入到质量分数为10％～30％的乙醇水溶液中搅拌均匀，制得氧化锌颗粒悬浮液。

氧化锌颗粒与乙醇水溶液的质量体积比为0.35～0.7：10g/ml。

步骤3中硝酸银水溶液用量为氧化锌悬浮液和淀粉溶液总体积的20％～30％。

步骤4中干燥温度为80～90℃，煅烧温度为600～700℃，煅烧时间4～6小时。

本发明的有益效果是，本发明一种银氧化锌电接触合金的制备方法，以淀粉为氧化物的分散载体，以硝酸银为银的引入载体，制备银氧化锌电接触材料，所制备的银氧化锌电接触合金内部第二相氧化锌分散性好、粒度细小；克服了内氧化法的制备过程繁琐、工艺复杂等缺点，同时避免了常规机械混粉时氧化物团聚的问题，以及采用化学混粉方式混粉时易引入杂质的问题。此外，以淀粉为氧化物的分散载体，以硝酸银为银的引入载体，在后期煅烧过程中，添加物质完全分解，几乎无有害物质残留。

附图说明

图1是本发明实施例1制得的AgZnO电接触合金的扫描电镜形貌。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种银氧化锌电接触合金的制备方法，具体按以下步骤实施：

步骤1，制备淀粉溶液：

按质量体积比0.8～1.2：100g/ml将可溶性淀粉加入到去离子水中，在40～60℃搅拌预热15～30分钟；然后将溶液进一步加热至80～90℃，待淀粉完全溶解后保温15～30分钟，最后冷却至55～65℃保温，制得淀粉溶液。

步骤2，制备氧化锌悬浮液：

按质量体积比0.35～0.7：10g/ml将氧化锌颗粒加入到质量分数为10％～30％的乙醇水溶液中搅拌均匀，制得氧化锌颗粒悬浮液。

步骤3，制备淀粉、氧化锌、硝酸银混合溶液：

将步骤2制得的氧化锌悬浮液缓慢加入到步骤1制得的淀粉溶液中，搅拌10～20分钟后，加入1mol/L的硝酸银水溶液，得到淀粉、氧化锌、硝酸银混合溶液。其中硝酸银水溶液用量为氧化锌悬浮液和淀粉溶液总体积的20％～30％。

步骤4，干燥、煅烧：

将步骤3制得的混合溶液放入真空干燥箱中，在80～90℃干燥，直到水分完全蒸发，得到固体混合物，然后将混合物研磨成粉，放入马弗炉中，在600～700℃下煅烧4～6小时。

步骤5，合金制备：

将经步骤4煅烧后的粉末采用传统的压制-烧结-挤压工艺制备得到银氧化锌电接触合金。

银氧化锌电接触材料的性能与其显微组织结构，尤其是第二相氧化锌分散性密切相关。已有的研究结果表明，第二相氧化锌分散性越好、粒度越细小，触头合金的抗熔焊性能和耐电弧侵蚀性能就越好。但采用传统的混粉技术，由于氧化锌微细粉末在球磨过程中产生的静电吸附、球磨冲击等作用不可避免的使氧化物粉末大量团聚，影响了其分散程度和粒度大小。而采用化学方法制备银氧化锌复合粉末，虽然可以达到氧化粒度细小、均匀分散的目的，但其化学杂质等难以去除，同时使用这类方法对环境也有一定的危害。而本发明方法以淀粉为氧化物的分散载体，以硝酸银为银的引入载体，在加热时，硝酸银完全分解成银单质，无其它残留，同时淀粉大部分以气体形态分解，仅可能会残留少部分单质碳于合金内部，由于银碳合金本身就是一种应用广泛的触头材料，因此对银氧化锌合金性能无影响。并且所制备得到的银氧化锌电接触合金内部第二相氧化锌分散性好、粒度细小，克服了内氧化法的制备时存在的工艺繁杂、成本高、组织不均匀等缺点，避免了常规机械混粉时氧化物团聚的问题，以及采用化学混粉方式混粉时易引入杂质的问题。

实施例1

步骤1，制备淀粉溶液：

按质量体积比1：100g/ml将可溶性淀粉加入到去离子水中，在50℃搅拌预热20分钟；然后将溶液进一步加热至85℃，待淀粉完全溶解后保温125分钟，最后冷却至60℃保温，制得淀粉溶液。

步骤2，制备氧化锌悬浮液：

按质量体积比0.46：10g/ml将氧化锌颗粒加入到质量分数为20％的乙醇水溶液中搅拌均匀，制得氧化锌颗粒悬浮液。

步骤3，制备淀粉、氧化锌、硝酸银混合溶液：

将步骤2制得的氧化锌悬浮液缓慢加入到步骤1制得的淀粉溶液中，搅拌15分钟后，加入1mol/L的硝酸银水溶液，得到淀粉、氧化锌、硝酸银混合溶液。其中硝酸银水溶液用量为氧化锌悬浮液和淀粉溶液总体的27％。

步骤4，干燥、煅烧：

将步骤3制得的混合溶液放入真空干燥箱中，在80℃干燥，直到水分完全蒸发，得到固体混合物，然后将混合物研磨成粉，放入马弗炉中，在650℃下煅烧5小时。

步骤5，合金制备：

将经步骤4煅烧后的粉末采用传统的压制-烧结-挤压工艺制备得到银氧化锌电接触合金，具体工艺为：将煅烧后的混合粉末先进行研磨，在200目的筛网下过筛，然后在300MPa下冷压成坯，820℃下烧结6小时，再通过挤压或轧制成银与氧化锌质量比为88：12的银氧化锌电接触合金。制得的AgZnO电接触合金的扫描电镜形貌，如图1所示，从图中可以看出，所制备的AgZnO电接触合金均匀致密，无空隙缺陷，也没有氧化物团聚的现象。

实施例2

步骤1，制备淀粉溶液：

按质量体积比0.8：100g/ml将可溶性淀粉加入到去离子水中，在40℃搅拌预热15分钟；然后将溶液进一步加热至80℃，待淀粉完全溶解后保温15分钟，最后冷却至55℃保温，制得淀粉溶液。

步骤2，制备氧化锌悬浮液：

按质量体积比0.35：10g/ml将氧化锌颗粒加入到质量分数为10％的乙醇水溶液中搅拌均匀，制得氧化锌颗粒悬浮液。

步骤3，制备淀粉、氧化锌、硝酸银混合溶液：

将步骤2制得的氧化锌悬浮液缓慢加入到步骤1制得的淀粉溶液中，搅拌10分钟后，加入1mol/L的硝酸银水溶液，得到淀粉、氧化锌、硝酸银混合溶液。其中硝酸银水溶液用量为氧化锌悬浮液和淀粉溶液总体的20％。

步骤4，干燥、煅烧：

将步骤3制得的混合溶液放入真空干燥箱中，在85℃干燥，直到水分完全蒸发，得到固体混合物，然后将混合物研磨成粉，放入马弗炉中，在600℃下煅烧4小时。

步骤5，合金制备：

将经步骤4煅烧后的粉末采用传统的压制-烧结-挤压工艺制备得到银氧化锌电接触合金，具体工艺为：将煅烧后的混合粉末先进行研磨，在200目的筛网下过筛，然后在300MPa下冷压成坯，820℃下烧结6小时，再通过挤压或轧制成银与氧化锌质量比为92：8的银氧化锌电接触合金。

实施例3

步骤1，制备淀粉溶液：

按质量体积比1.2：100g/ml将可溶性淀粉加入到去离子水中，在40～60℃搅拌预热30分钟；然后将溶液进一步加热至90℃，待淀粉完全溶解后保温30分钟，最后冷却至65℃保温，制得淀粉溶液。

步骤2，制备氧化锌悬浮液：

按质量体积比0.7：10g/ml将氧化锌颗粒加入到质量分数为30％的乙醇水溶液中搅拌均匀，制得氧化锌颗粒悬浮液。

步骤3，制备淀粉、氧化锌、硝酸银混合溶液：

将步骤2制得的氧化锌悬浮液缓慢加入到步骤1制得的淀粉溶液中，搅拌20分钟后，加入1mol/L的硝酸银水溶液，得到淀粉、氧化锌、硝酸银混合溶液。其中硝酸银水溶液用量为氧化锌悬浮液和淀粉溶液总体的30％。

步骤4，干燥、煅烧：

将经步骤3制得的混合溶液放入真空干燥箱中，在90℃干燥，直到水分完全蒸发，得到固体混合物，然后将混合物研磨成粉，放入马弗炉中，在700℃下煅烧6小时。

步骤5，合金制备：

将经步骤4煅烧后的粉末采用传统的压制-烧结-挤压工艺制备得到银氧化锌电接触合金，具体工艺为：将煅烧后的混合粉末先进行研磨，在200目的筛网下过筛，然后在300MPa下冷压成坯，820℃下烧结6小时，再通过挤压或轧制成银与氧化锌质量比为82：18的银氧化锌电接触合金。

Claims (7)

1.一种银氧化锌电接触合金的制备方法，其特征在于，具体按以下步骤实施：

步骤1，制备淀粉溶液和氧化锌悬浮液；

步骤2，制备淀粉、氧化锌、硝酸银混合溶液；

将步骤1制得的氧化锌悬浮液缓慢加入到淀粉溶液中，搅拌10～20分钟后，加入1mol/L的硝酸银水溶液，得到淀粉、氧化锌、硝酸银混合溶液；

步骤3，干燥、煅烧：

将步骤2制得的混合溶液放入真空干燥箱中干燥，直到水分完全蒸发，得到固体混合物，然后将混合物研磨成粉，放入马弗炉中煅烧；

步骤4，合金制备：

将经步骤3煅烧后的粉末采用传统的压制-烧结-挤压工艺制备得到银氧化锌电接触合金。

2.根据权利要求1所述的一种银氧化锌电接触合金的制备方法，其特征在于，步骤1中所述淀粉溶液的制备具体为：将可溶性淀粉加入到去离子水中，在40～60℃搅拌预热15～30分钟；然后将溶液进一步加热至80～90℃，待淀粉完全溶解后保温15～30分钟，最后冷却至55～65℃保温，制得淀粉溶液。

3.根据权利要求2所述的一种银氧化锌电接触合金的制备方法，其特征在于，所述可溶性淀粉与去离子水的质量体积比为0.8～1.2：100g/ml。

4.根据权利要求1所述的一种银氧化锌电接触合金的制备方法，其特征在于，步骤1中所述氧化锌悬浮液的制备具体为：将氧化锌颗粒加入到质量分数为10％～30％的乙醇水溶液中搅拌均匀，制得氧化锌颗粒悬浮液。

5.根据权利要求4所述的一种银氧化锌电接触合金的制备方法，其特征在于，所述氧化锌颗粒与乙醇水溶液的质量体积比为0.35～0.7：10g/ml。

6.根据权利要求1所述的一种银氧化锌电接触合金的制备方法，其特征在于，步骤3中所述硝酸银水溶液用量为氧化锌悬浮液和淀粉溶液总体积的20％～30％。

7.根据权利要求1所述的一种银氧化锌电接触合金的制备方法，其特征在于，步骤4中所述干燥温度为80～90℃，煅烧温度为600～700℃，煅烧时间4～6小时。