CN105551861B - 一种石墨烯增强银基电触头材料的制备方法 - Google Patents

一种石墨烯增强银基电触头材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105551861B
CN105551861B CN201610108763.7A CN201610108763A CN105551861B CN 105551861 B CN105551861 B CN 105551861B CN 201610108763 A CN201610108763 A CN 201610108763A CN 105551861 B CN105551861 B CN 105551861B
Authority
CN
China
Prior art keywords
preparation
graphene
powder
silver
electrical contact
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201610108763.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105551861A (zh
Inventor
周懿涵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201610108763.7A priority Critical patent/CN105551861B/zh
Publication of CN105551861A publication Critical patent/CN105551861A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105551861B publication Critical patent/CN105551861B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H11/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches
    • H01H11/04—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches of switch contacts
    • H01H11/048—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches of switch contacts by powder-metallurgical processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/20—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces by extruding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic powder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C5/00—Alloys based on noble metals
    • C22C5/06—Alloys based on silver

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Contacts (AREA)

Abstract

本发明涉及一种石墨烯增强银基电触头材料的制备方法，步骤包括：银镍合金雾化制粉、银镍合金粉与石墨烯球磨混粉、热压烧结、加工成型，银镍合金粉与石墨烯按重量比0.1‑5.0:95.0‑99.9球磨混粉。本发明通过在银镍合金材料中加入适量石墨烯增强体，在不降低其导电性、导热性的同时，提高电触头材料的耐电弧侵蚀性。

Description

一种石墨烯增强银基电触头材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种电触头材料的制备方法，尤其涉及一种石墨烯增强银基电触头材料的制备方法。
背景技术
AgNi材料具有良好的加工性能，较好的耐磨损性，接触电阻低而稳定等优异性能被应用在各种中小电流继电器、主令开关、以及接触器触头上，但由于其抗熔焊性较差，影响了其更广泛应用。已有研究表明，石墨添加到银镍材料中可以阻止触头的熔焊和粘接，降低触头的接触电阻，提高导电性和抗熔焊性。
现有专利（公开号102808098A）公布了一种银/镍/石墨电接触材料的制备方法，采用化学镀的方法，在石墨表面包覆镍后再包覆银制备成中间体复合颗粒，再采用传统混粉、烧结工艺制备银/镍/石墨触头材料。但从制备工艺上石墨化学镀过程工艺复杂，镀液对人体具有一定的污染性，镀膜质量不易控制，不适合工业化生产。同时，添加石墨采用微米级，颗粒尺寸较大，一定程度上降低了电触头材料的机械强度，同时耐电弧侵蚀性差，难以获得综合性能满足使用需求的电触头材料。
现有专利文献（公开号102385938A），公开了一种金属基石墨烯复合电接触材料及其制备方法,电接触材料,包含0.02-10wt%的石墨烯,其余为金属基体材料。由于石墨烯增强相的加入,使该复合电接触材料具有比其他增强相复合电接触材料更好的导电、导热性能和更高的硬度和耐磨性。但因使用有毒有害的水合肼为还原剂，难以满足环保要求。
因此，以一种环保简单的生产工艺实现电触头的制备，使材料综合性能进一步提升。
发明内容
本发明目的在于提供一种石墨烯增强银基电触头材料的制备方法，通过在银镍合金材料中加入适量石墨烯增强体，在不降低其导电性、导热性的同时，提高电触头材料的耐电弧侵蚀性。
本发明为解决上述问题提出的技术方案：
一种石墨烯增强银基电触头材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将重量含量为5.0-20.0%镍、80.0-95.0%银的合金采用雾化法制备成200目-300目的银镍合金粉末，粉末粒度低、球形度高、氧含量低。雾化法选自气体雾化法、离心雾化法和超声雾化法中的一种。
（2）石墨烯与银镍合金粉按重量比为0.1-5.0:95.0-99.9放入球磨机球磨混粉。优选石墨烯与银镍合金粉的重量比为1.5-1.8:98.2-98.5。石墨烯为N层，N为1-10。球磨混粉过程中，采用氧化铝球磨罐和玛瑙球，球料比3:1，抽真空10分钟，再通入纯度99.99%的氩气保护，转速150-350转/分钟，每球磨10-15分钟，停止5分钟，顺时针和逆时针交换转动，总计混粉时间4-8小时。
为防止铜的氧化，球磨前球磨罐需抽真空，并通入氩气保护。在本发明的球磨参数范围内，可很好的控制石墨烯与金属合金混合粉末的分布状态。
（3）将步骤（2）混粉后的粉末放入模具中热压烧结，压力20-50MPa，温度700-900℃，保温时间2-4小时，优选：温度880℃，保温时间2小时。
（4）挤压或者轧制加工成形，制成石墨烯增强银基电触头材料。
所述步骤（4）中将热压烧结的坯料进行挤压，挤压温度650-800℃，挤压比50：1-150：1。
所述步骤（4）中将热压烧结的坯料进行轧制，轧制温度650-800℃，轧制变形量80%-90%。
本发明的有益成果是：
（1）银镍电触头材料添加适当比例的石墨烯，可以降低触头的接触电阻，提高抗熔焊性、抗电弧烧蚀性。
（2）银镍合金为假合金，在传统的粉末冶金过程中，镍分布不均，银和镍颗粒界面结合差，降低了其致密度及电接触综合性能，采用雾化法制备银镍粉体可以提高合金的结合能力，且晶粒尺寸小。在银基体中加入镍，也提高了材料的硬度、抗熔焊性和抗氧化性。
（3）将石墨烯与银镍合金直接混粉，工艺简单，适合大规模生产。
具体实施方式
实施例1
（1）将重量含量为5.0%镍、95.0%的银合金采用超声雾化法制备成200目的AgNi5粉末。雾化法制成的AgNi5粉末比纯银粉末、纯镍粉末的晶粒尺寸更小，抗拉强度提高。
（2）1-10层的石墨烯与AgNi5粉末按0.1:99.9的重量比装入球磨机中，采用氧化铝球墨罐和玛瑙球，球料比3:1。球磨罐先抽真空再通入99.99%的氩气保护，转速150转/分钟，球磨混粉过程中，顺时针球磨15分钟，停止5分钟，逆时针球磨15分钟，停止5分钟，依此交替工作，总计混粉时间4小时，获得石墨烯和AgNi5均匀混合的粉末。
（3）将步骤（2）混合后粉末放入模具中热压烧结，压力50MPa，温度700℃，保温时间4小时。
（4）挤压加工成型，温度650℃，挤压比50：1，制成石墨烯增强银基电触头材料。
实施例2
（1）将重量含量为20.0%镍、80.0%的银合金采用离心雾化法制备成300目的AgNi20合金粉末。
（2）1-10层的石墨烯与AgNi20粉末按2.0:98.0的重量比装入球磨机中，采用氧化铝球墨罐和玛瑙球，球料比3:1。球磨罐先抽真空再通入99.99%的氩气保护，转速350转/分钟，球磨混粉过程中，顺时针球磨10分钟，停止5分钟，逆时针球磨10分钟，停止5分钟，依此交替工作，总计混粉时间8小时，获得石墨烯和AgNi20均匀混合的粉末。
（3）将步骤（2）混合后粉末放入模具中热压烧结，压力20MPa，温度900℃，保温时间2小时。
（4）挤压加工成型，温度800℃，挤压比150：1，制成石墨烯增强银基电触头材料。
实施例3
（1）将重量含量为10.0%镍、90.0%的银合金采用气体雾化法制备成300目的AgNi10粉末。
（2）1-10层的石墨烯与AgNi10粉末按5.0:95.0的重量比装入球磨机中，采用氧化铝球墨罐和玛瑙球，球料比3:1。球磨罐先抽真空再通入99.99%的氩气保护，转速200转/分钟，球磨混粉过程中，顺时针球磨10分钟，停止5分钟，逆时针球磨10分钟，停止5分钟，依此交替工作，总计混粉时间5小时，获得石墨烯和AgNi10均匀混合的粉末。
（3）将步骤（2）混合后粉末放入模具中热压烧结，压力40MPa，温度880℃，保温时间2小时。
（4）挤压加工成型，温度750℃，挤压比100：1，制成石墨烯增强银基电触头材料。
实施例4
石墨烯与AgNi10粉末按1.8:98.2的重量比装入球磨机中，其他条件参数同实施例3，采用轧制加工成型，温度650℃，变形率为80%，制成石墨烯增强银基电触头材料。
实施例5
石墨烯与AgNi20粉末按5.0:95.0的重量比装入球磨机中，其他条件参数同实施例3，采用轧制加工成型，温度800℃，变形率为90%，制成石墨烯增强银基电触头材料。
实施例6
石墨烯与AgNi20粉末按1.5:98.5的重量比装入球磨机中，其他条件参数同实施例3，采用轧制加工成型，温度800℃，变形率为90%，制成石墨烯增强银基电触头材料。
对比例1
未加石墨烯，AgNi10雾化制粉后装入球磨机混粉，其它参数同实施例3，制成银镍电触头材料。
对比例2
未加石墨烯，AgNi20雾化制粉后装入球磨机混粉，其它参数同实施例3，制成银镍电触头材料。
对比例3
石墨烯与Ag按0.02:99.98的重量比装入球磨机混粉，其它参数同实施例3，制成石墨烯增强银电触头材料。
对比例4
石墨烯与Ag按10: 90的重量比装入球磨机混粉，其它参数同实施例3，制成石墨烯增强银电触头材料。
将本发明实施例1-5的电触头材料与对比例1-4的电触头材料进行电接触强化测试，记录质量损失。测试条件为：阻性交流电流40A，电压54V，起弧频率26次/分钟，试验次数1000次。
制成的复合材料各项参数如下表：
从上表中制成的电触头参数可以看出，对比例1和对比例2中未加石墨烯的电触头硬度较低，电接触强化测试中，质量损失较大。对比例3和对比例4添加石墨烯的电触头，电导率虽然升高，但是硬度比较低，电接触强化测试中，质量损失比较大。
实施例中添加石墨烯的重量比为0.1-5.0wt%，电触头的硬度与对比例相比，硬度明显提高。电接触强化测试中，加入石墨烯的量在0.1-5.0wt%时，在相同的分断次数内产生较小烧损。
实施例中，石墨烯与银镍合金粉的重量比为1.5-1.8:98.2-98.5，硬度提高大，电导率较高，质量损失较少，制成的电触头综合性能较好。

Claims (9)

1.一种石墨烯增强银基电触头材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将重量含量为5.0-20.0%镍、80.0-95.0%银的合金采用雾化法制备成200目-300目的银镍合金粉末；
（2）石墨烯与银镍合金粉末按重量比为0.1-5.0:95.0-99.9放入球磨机球磨混粉；
（3）将步骤（2）混合后粉末放入模具中热压烧结；
（4）挤压或者轧制加工成形，制成石墨烯增强银基电触头材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中雾化法选自气体雾化法、离心雾化法和超声雾化法中的一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中石墨烯为N层，N为1-10。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中石墨烯与银镍合金粉末按重量比为1.5-1.8:98.2-98.5。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中球磨混粉过程中，采用氧化铝球磨罐和玛瑙球，球料比3:1，抽真空10分钟，再通入纯度99.99%的氩气保护，转速150-350转/分钟，每球磨10-15分钟，停止5分钟，顺时针和逆时针交换转动，总计混粉时间4-8小时。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中热压烧结压力20-50MPa，温度700-900℃，保温时间2-4小时。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中热压烧结温度880℃，保温时间2小时。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中将热压烧结的坯料进行挤压，挤压温度650-800℃，挤压比50：1-150：1。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中将热压烧结的坯料进行轧制，轧制温度650-800℃，轧制变形量80%-90%。
CN201610108763.7A 2016-02-26 2016-02-26 一种石墨烯增强银基电触头材料的制备方法 Expired - Fee Related CN105551861B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610108763.7A CN105551861B (zh) 2016-02-26 2016-02-26 一种石墨烯增强银基电触头材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610108763.7A CN105551861B (zh) 2016-02-26 2016-02-26 一种石墨烯增强银基电触头材料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105551861A CN105551861A (zh) 2016-05-04
CN105551861B true CN105551861B (zh) 2018-06-05

Family

ID=55830985

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610108763.7A Expired - Fee Related CN105551861B (zh) 2016-02-26 2016-02-26 一种石墨烯增强银基电触头材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105551861B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110218930A (zh) * 2019-06-27 2019-09-10 西安理工大学 一种具有高抗材料转移性能的银基触头材料及制备方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108677048B (zh) * 2018-04-20 2020-11-17 西安理工大学 一种掺氮石墨烯的银基复合材料及其制备方法
CN109207877A (zh) * 2018-10-15 2019-01-15 安徽银点电子科技有限公司 一种银镍基电触头材料及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5628448A (en) * 1993-09-20 1997-05-13 Siemens Aktiengesellschaft Process for bonding a contact layer of silver-metal oxide material and metal contact base, and suitable contact layer
CN101086923A (zh) * 2007-04-20 2007-12-12 哈尔滨工程大学 一种银/石墨电触头的制备方法
CN102176336A (zh) * 2010-12-30 2011-09-07 温州宏丰电工合金股份有限公司 一种纤维状结构银基氧化物电触头材料的制备方法
CN105006383A (zh) * 2015-07-13 2015-10-28 青海大学 一种新型银基低压触点材料

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104946957B (zh) * 2014-03-31 2017-07-25 三菱电机株式会社 一种环保型纳米掺杂Ag/SnO2电触头材料的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5628448A (en) * 1993-09-20 1997-05-13 Siemens Aktiengesellschaft Process for bonding a contact layer of silver-metal oxide material and metal contact base, and suitable contact layer
CN101086923A (zh) * 2007-04-20 2007-12-12 哈尔滨工程大学 一种银/石墨电触头的制备方法
CN102176336A (zh) * 2010-12-30 2011-09-07 温州宏丰电工合金股份有限公司 一种纤维状结构银基氧化物电触头材料的制备方法
CN105006383A (zh) * 2015-07-13 2015-10-28 青海大学 一种新型银基低压触点材料

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110218930A (zh) * 2019-06-27 2019-09-10 西安理工大学 一种具有高抗材料转移性能的银基触头材料及制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105551861A (zh) 2016-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104711443B (zh) 一种石墨烯/铜复合材料及其制备方法
CN104700961B (zh) 一种石墨烯/银复合材料及其制备方法
CN104862512B (zh) 提高铜基石墨烯复合材料中石墨烯与铜基体结合力的方法
CN106498209B (zh) 一种掺杂石墨烯钨铜合金的制备方法
CN104846231B (zh) 一种铜基石墨烯复合块体材料的制备方法
CN105603247B (zh) 一种石墨烯增强铜‑稀土基电触头材料及其制备方法
JP6333099B2 (ja) Ａｇ／ＳｎＯ２電気接点用粉末の製造方法及びＡｇ／ＳｎＯ２電気接点材料の製造方法
CN105551861B (zh) 一种石墨烯增强银基电触头材料的制备方法
CN105950940B (zh) 一种镀镍立方氮化硼复合材料及其制备方法
CN105679560B (zh) 一种镀镍石墨烯增强银基电触头材料的制备方法
CN102528055B (zh) 一种银氧化锡复合粉体的制备方法及其应用
Lu et al. Fabrication of W–Cu/CeO2 composites with excellent electric conductivity and high strength prepared from copper-coated tungsten and Ceria powders
CN106086495B (zh) 氧化铜掺杂银氧化锡复合材料及其制备方法
CN104480335B (zh) 一种银钨触头材料的制备方法
CN105695792B (zh) 一种石墨烯/银镍电触头材料的制备方法
CN101964260B (zh) 一种Ag/SnO2电触头材料及其制备方法
CN105551860B (zh) 一种镀镍石墨烯/银镍电触头材料的制备方法
CN113699402A (zh) 一种含氧化铜纳米添加剂的银氧化锡电接触材料制备方法
CN108515172B (zh) 一种耐磨耐电弧侵蚀银基材料的制备方法
CN108823444B (zh) 一种铜碳复合材料短流程制备方法
CN105710380A (zh) 含铝金属打印粉末及其制备方法
CN106591611B (zh) 一种改善CuW合金耐磨性的方法
CN105575684A (zh) 一种银基电触头复合材料及其制备方法
CN108213762B (zh) 一种高硬度点焊机用焊头及其制备方法
CN111363947A (zh) 一种添加镍合金的银碳化钨石墨复合材料及制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180605

Termination date: 20190226