CN105695782B - 一种银金属氧化物电触头材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种银金属氧化物电触头材料的制备方法，属于低压电器触头材料技术领域。本发明所述方法通过对纳、微米粒度大小的银金属合金（AgMe）粉的氧正压氧化反应来生成银金属氧化物（AgMeO）粉末，然后采用近净成形技术来生产银金属氧化物电触头材料成品。其优点是生产周期短、工艺简单，且无原料浪费、不需混粉、不需挤压和拉拔成型等工艺；此外，该技术易于建立全自动化的生产线，适应了工业4.0的要求；且所获得的银金属氧化物电触头材料组织均匀、致密度高、耐磨性和耐电弧侵蚀好。
Description
技术领域
本发明涉及一种银金属氧化物电触头材料的制备方法，使用近净成形技术制备银金属氧化物（AgMeO）电触头材料，属于低压电器触头材料技术领域。
背景技术
近净成形技术是指零件成形后，仅需少量加工或不再加工，就可用作机械构件的成形技术。它使得成形的机械构件具有精确的外形、高的尺寸精度、形位精度和好的表面粗糙度。并且是新工艺、新装备、新材料以及各项新技术成果的综合集成技术。
低压电器电触头材料已有百余年的历史。其中银基电触头材料适用于各类开关、继电器和接触器等大、中负荷电器中。银基触头材料性能的优劣与制备工艺密切相关。制备工艺不同，其触头性能也不同。触头材料制备工艺除了传统的混粉-压制-烧结工艺外，还采用了共沉淀制粉、雾化制粉、扩散合金粉、预内氧化、后内氧化、冷等静压、热锻、挤压、熔渗、活化烧结等。主要工艺有四种，即：（1）合金内氧化工艺；（2）粉末烧结法；（3）粉末冶金工艺；（4）原位反应合成工艺。但是这些方法所制备的AgMeO电触头材料却不尽能达到人们的预期。合金内氧化法制备的AgMeO电触头材料表面和内部结构不均匀，中间有贫氧化层，触头尺寸不够精确，此外这种生产工艺不适用于线材的生产；粉末烧结法制备的AgMeO电触头材料密度较低，氧化质点较粗大，耐电弧腐蚀较差；原位反应合成工艺制备的AgMeO电触头材料性能较好，但是成本太高，不适用于批量的流水线生产，很难满足市场的需求。
基于上述行业背景，以工业4.0的发展要求，本发明提出一种近净成形技术来制备AgMeO电触头材料。该技术具有原料准备简单，工艺流程短、无原料浪费，易实现工业自动化等优点。
发明内容
本发明直接以银合金粉（AgMe）为原料，在氧正压条件下进行氧化反应得到银金属氧化物（AgMeO）之后，采用近净成形法来制备银金属氧化物（AgMeO）电触头材料。
本发明所述银金属氧化物电触头材料的制备方法，具体包括以下步骤：将粒度为纳米、微米大小的银合金粉进行氧正压氧化成银金属氧化物后，在压制压力下使用各种形状的模具对其进行模压成型，然后通过电磁感应加热后进行冲压，得到金属氧化物增强的银金属氧化物电触头材料。
优选的，本发明所述银合金粉的粒度为50-2000nm。
优选的，本发明所述氧正压的条件为：温度为300~600℃，压力为1~5个标准大气压，反应时间为5~20小时。
优选的，本发明所述压制的条件为：压制温度为100-600℃，压制压力为200-500MPa。
优选的，本发明电磁感应加热温度为700-900℃。
优选的，本发明冲压的压力为300-900MPa。
本发明所述银金属（AgMe）合金不仅可以选择AgSn、AgZn、AgNi、AgRE、AgCu等两相合金粉，也可选择AgSnCu、AgSnNi等三相合金粉，甚至可选择四相合金粉如AgSnCuRE等。
本发明所述“各种形状的模具”根据下游企业要求而定，比如长方形模具、圆形模具、正六边形模具、梯形模具、异形模具等。
AgMe合金的纳、微米粉中，根据所要制备AgMeO中MeO含量（质量百分数）的不同来确定Ag合金中其他组元合金的含量，一般，AgMe合金中金属的含量在1~15%（质量百分数）。
本发明的有益效果：
（1）摒弃了传统制备AgMeO的素坯烧结、挤压、拉拔等工艺，缩短了工艺流程；并解决了AgMeO电触头材料难加工、成材率低的问题，降低了生产成本。
（2）本发明工艺更容易进行自动化生产，降低了劳动强度和劳动力成本。
（3）本发明制备的AgMeO电触头材料产品组织结构均匀、稳定，致密度高，能够满足下游企业的应用要求，具有良好的市场前景。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方案
以下结合附图和实施例对本发明作进一步阐述，但本发明的保护内容不限于实施例所述范围。
实施例1
如图1的工艺流程，将2000nm粒度的AgZn合金粉（含Zn为 9.87%，质量百分数），在氧正压为2个标准大气压、温度为300℃、保温20h条件下，用自制的氧正压氧化炉中进行氧化反应得到ZnO含量为12%（质量百分数）的AgZnO粉末；计量称重后分别放入正方形的模具中，进行压制成型得到AgZnO素坯（压制温度为100℃、压制压力为500MPa）；然后将素坯进行电感应加热，当温度达到900℃时，然后在冲压压力为300MPa的条件下进行冲压，即可得到ZnO含量为12%（质量百分数）的AgZnO的电触头材料成品。
实施例2
如图1的工艺流程，将1000nm粒度的AgSn合金粉（含Sn为 8.05%，质量百分数），在氧正压为3个标准大气压下、温度为600℃、保温15h条件下，用自制的氧正压氧化炉中进行氧化反应得到SnO2含量为10%（质量百分数）的AgSnO2粉末。计量称重后分别放入正方形的模具中，进行压制成型得到AgSnO2素坯（压制温度为600℃、压制压力为200MPa）。然后将素坯进行电感应加热，当温度达到700℃时，然后在冲压压力为900MPa的条件下进行冲压，即可得到SnO2含量为10%（质量百分数）的AgSnO2的电触头材料成品。
实施例3
如图1的工艺流程，将700nm粒度的AgSnCu合金粉（含Sn为6.52 %，含Cu为 6.61%，质量百分数），在氧正压为4个标准大气压下、温度为400℃、保温5h条件下，用自制的氧正压氧化炉中进行氧化反应得到含SnO2质量百分数量8%、含CuO质量百分数量8%的AgSnO2CuO粉末。计量称重后分别放入圆形模具中，进行压制成型得到AgSnO2CuO素坯（压制温度为500℃、压制压力为600MPa）。然后将素坯进行电感应加热，当温度达到850℃时，然后在冲压压力为600MPa的条件下进行冲压，即可得到SnO2和CuO含量分别为8%和8%（质量百分数）的AgSnO2CuO的电触头材料成品。
实施例4
如图1的工艺流程，将50nm粒度的AgSnCuCe合金粉（含Sn为1.62%，含Cu为6.55%，含Ce为1.57%质量百分数），在氧正压为5个标准大气压下、温度为500℃、保温8h条件下，用自制的氧正压氧化炉中进行氧化反应得到含SnO2质量百分数量2%、含CuO质量百分数量8%、含CeO2质量百分数量3%的AgSnO2CuOCeO2粉末。计量称重后分别放入六边形模具中，进行压制成型得到AgSnO2CuOCeO2素坯（压制温度为550℃、压制压力为300MPa）。然后将素坯进行电感应加热，当温度达到880℃时，然后在冲压压力为500MPa的条件下进行冲压，即可得到SnO2、CuO和CeO2含量分别为2% 、8%和2%（质量百分数）的AgSnO2CuOCeO2的电触头材料成品。
Claims (3)
1.一种银金属氧化物电触头材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：将粒度为纳米、微米大小的银合金粉进行氧正压氧化成银金属氧化物后，在压制压力下使用各种形状的模具对其进行模压成型，然后通过电磁感应加热后进行冲压，得到金属氧化物增强的银金属氧化物电触头材料；
所述银合金粉的粒度为50-2000nm；
所述氧正压的条件为：温度为300~600℃，压力为1~5个标准大气压，反应时间为5~20小时；
所述电磁感应加热温度为700-900℃。
2.根据权利要求1所述的银金属氧化物电触头材料的制备方法，其特征在于：所述压制的条件为：压制温度为100-600℃，压制压力为200-500MPa。
3.根据权利要求1所述的银金属氧化物电触头材料的制备方法，其特征在于：冲压的压力为300-900MPa。
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