CN105965022B - 一种片状银石墨电触头材料的加工方法 - Google Patents

一种片状银石墨电触头材料的加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种片状银石墨电触头材料的加工方法，具体为：按照所需要制备的银石墨电触头的材料配比计算所需的石墨粉和碳酸银粉末，称取备用；将碳酸银粉末与石墨粉进行混粉，得到的碳酸银石墨混合粉经油压成型、焙烧、烧结后，再经复压和复烧工序，得到片状银石墨电触头。本发明所述方法可有效减少脆性相石墨与银颗粒的直接接触，使制得的产品的力学物理性能和加工性能更为优良，金相组织更为均匀。

Description

一种片状银石墨电触头材料的加工方法
技术领域
本发明涉及电触头材料，具体涉及一种片状银石墨电触头材料的加工方法。
背景技术
银石墨电触头由于具有优良的导热导电性能和抗熔焊性能而被广泛应用在小型断路器、线路保护开关、故障电流保护开关等低压电器中。通常来说，银石墨电触头材料的制备方法主要有混粉法和化学镀法两种。
混粉法是目前国内外电触头生产厂家生产银石墨最常用的方法，该方法采用机械混合方式把银粉、石墨粉混合在一起，然后将混合粉进行等静压、烧结、挤压等一系列加工，最后得到银石墨电触头。这种方法制备工艺简单、加工周期短、生产成本低，但由于石墨是脆性相物质，与银进行机械混粉时主要分布在银颗粒之间，使得脆性相石墨与银颗粒直接接触，从而影响材料的加工性能。化学镀法是指将石墨粉加入到硝酸银溶液中形成悬浮溶液，然后加入还原剂得到银石墨包覆粉，并经过清洗、烘干、等静压、烧结、挤压等一系列加工，最后得到银石墨电触头。该种方法的缺点是石墨粉在硝酸银溶液中不易充分分散，容易在材料组织中出现石墨聚集，影响材料的组织性能，同时，该种方法制备工艺复杂，加工周期长，生产成本相对较高。因此，如何在保证材料性能及不明显增加成本的前提下，制备出组织性能优良的银石墨材料，成为目前研究的难点与热点。
公开号为CN101763956A的发明专利公开了一种银石墨电触头材料及其制备方法。该方法首先是将石墨和陶瓷的复合粉、还原剂、去离子水制成还原悬浮液，然后将其加入到银氨溶液中，得到镀银的石墨陶瓷复合粉，最后将镀银的石墨陶瓷复合粉与水雾化制得的银-稀土合金粉末混合，得到银石墨电触头材料。该技术的不足是石墨在还原悬浮液中不易充分分散，从而影响材料的金相组织。
公开号为CN1234591A的发明专利公开了一种银石墨电接触带材制备方法。该方法是将球形石墨粉和纤维石墨粉与雾化银粉和化学银粉按一定的比例混粉，然后经过成型、烧结，并在银石墨锭子外侧包裹一层银层后进行挤压，得到覆银层的银石墨带材，最后经过轧制、覆焊料、退火等工序后得到银石墨电接触带材成品。该发明同样存在脆性相石墨与银颗粒直接接触的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种新的片状银石墨电触头材料的加工方法，提出以原位分解法制备银石墨电触头材料，采用本发明所述方法可以有效减少脆性相石墨与银颗粒的直接接触，使所得产品具有优良的力学物理性能和加工性能，同时金相组织更为均匀。
本发明所述的片状银石墨电触头材料的加工方法，包括以下步骤：
1)按照所需要制备的银石墨电触头的材料配比计算所需的石墨粉和碳酸银粉末的用量，称取备用；
2)取碳酸银粉末与石墨粉进行混粉，得到碳酸银石墨混合粉；
3)所得碳酸银石墨混合粉油压成型后置于真空中焙烧，得到银石墨坯块；
4)所得银石墨坯块置于真空或氢气或惰性气体中烧结，得到烧结后的银石墨坯块；
5)将烧结后的银石墨坯块进行复压、复烧，得到片状银石墨电触头。
本发明采用碳酸银与石墨粉进行混粉，经成型得到的碳酸银石墨坯块再经焙烧、烧结、复压和复烧工序后得到银石墨电触头。由于碳酸银在真空焙烧过程中会发生原位分解反应，在这过程中，碳酸银会以石墨为介质发生原位分解形成银颗粒，使得一部分银颗粒通过分解扩散作用吸附在石墨的表面上，因而可以有效减少脆性相石墨与银颗粒的直接接触，改善材料的力学物理性能和加工性能；同时，原位分解形成的银颗粒更加弥散均匀，使得材料的组织也更加弥散均匀。
上述制备方法的步骤1)中，所述碳酸银粉末的平均粒度优选为5～8μm，石墨粉的平均粒度优选为3～6μm。
上述制备方法的步骤2)中，所述碳酸银与石墨粉的混粉操作与现有技术相同，通常是在V型混料器或双锥混合器进行，优选是在转速为20～40r/min的条件下搅拌1～4h。
上述制备方法的步骤3)中，在油压成型时，成型压力通常为8～12T/cm2；通常是将油压成型所得的碳酸银石墨压坯置于真空中于150～300℃温度条件下焙烧2～4h，以得到银石墨坯块。
上述制备方法的步骤4)中，所述的烧结是将银石墨坯块置于真空或氢气或惰性气体中于880～920℃温度条件下烧结4～8h。
上述制备方法的步骤5)中，所述复压的压力为12～18T/cm2，所述的复烧是将复压后的银石墨坯块置于氢气气氛中于880～920℃条件下烧结4～8h。
与现有技术相比，本发明的特点在于：
1、本发明所述方法中碳酸银在真空焙烧过程中发生原位分解反应，在这过程中，碳酸银会以石墨为介质发生原位分解形成银颗粒，使得一部分银颗粒通过分解扩散作用吸附在石墨的表面上，从而有效减少脆性相石墨与银颗粒的直接接触，进而改善材料的力学物理性能和加工性能。
2、因碳酸银发生原位分解时形成的银颗粒更加弥散均匀，使得材料的组织也更加弥散均匀，从而具有优良的力学物理性能和加工性能。
3、制备方法工艺简单，适合工业生产。
附图说明
图1为本发明实施例1制得的触头材料的金相组织图(500×)；
图2为本发明实施例2制得的触头材料的金相组织图(500×)；
图3为本发明实施例3制得的触头材料的金相组织图(500×)。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详述,以更好地理解本发明的内容,但本发明并不限于以下实施例。
实施例1
1)首先按照制备10kgAg-1C材料配比计算所需的碳酸银(Ag2CO3)粉末和石墨粉(C)用量，称取碳酸银粉末(平均粒度为6μm)12.65kg、石墨粉(平均粒度为5μm)0.1kg，备用；
2)将上述碳酸银粉末与石墨粉在双锥混料器上进行混粉，转速25r/min，时间2h，得到碳酸银石墨(Ag2CO3C)混合粉；
3)将碳酸银石墨混合粉在油压机上成型，成型压力为8T/cm2，并将成型后的碳酸银石墨(Ag2CO3C)压坯置于真空中以150℃温度焙烧2h，得到银石墨(AgC)坯块；
4)将上述焙烧得到的银石墨坯块置于氢气(H2)气氛中以880℃温度烧结4h；
5)将上述烧结后的银石墨坯块在油压机上进行复压，复压压力为15T/cm2，并将复压后的银石墨坯块置于氢气气氛中以880℃温度烧结4h，得到片状银石墨(AgC)电触头。
对所得触头材料进行金相组织分析，如图1所示，结果显示采用本申请技术方案制备的Ag-1C材料中石墨颗粒在银基体材料中分布均匀。
实施例2
1)首先按照制备10kgAg-6C材料配比计算所需的碳酸银(Ag2CO3)和石墨粉(C)用量，称取碳酸银粉末(平均粒度为6μm)12.01kg、石墨粉(平均粒度为5μm)0.6kg，备用；
2)将上述碳酸银粉末与石墨粉在双锥混料器上进行混粉，转速25r/min，时间2h，得到碳酸银石墨(Ag2CO3C)混合粉；
3)将上述碳酸银石墨混合粉在油压机上成型，成型压力为10T/cm2，并将成型后的碳酸银石墨(Ag2CO3C)压坯置于真空中以250℃温度焙烧2h，得到银石墨(AgC)坯块；
4)将上述焙烧得到的银石墨坯块置于氢气(H2)气氛中以920℃温度烧结4h；
5)将上述烧结后的银石墨坯块在油压机上进行复压，复压压力为18T/cm2，并将复压后的银石墨坯块置于氢气(H2)气氛中以920℃温度烧结4h，得到片状银石墨(AgC)电触头。
对所得触头材料进行金相组织分析，如图2所示，结果显示采用本申请技术方案制备的Ag-6C材料中石墨颗粒在银基体材料中分布均匀。
实施例3
1)首先按照制备10kgAg-5C材料配比计算所需的碳酸银(Ag2CO3)和石墨粉(C)用量，称取碳酸银粉末(平均粒度为6μm)12.14kg、石墨粉(平均粒度为5μm)0.5kg，备用；
2)将上述碳酸银粉末与石墨粉在双锥混料器上进行混粉，转速40r/min，时间2h，得到碳酸银石墨(Ag2CO3C)混合粉；
3)将碳酸银石墨混合粉在油压机上成型，成型压力为12T/cm2，并将成型后的碳酸银石墨(Ag2CO3C)压坯置于真空中以280℃温度焙烧3h，得到银石墨(AgC)坯块；
4)将上述焙烧得到的银石墨坯块置于氢气(H2)气氛中以900℃温度烧结6h；
5)将上述烧结后的银石墨坯块在油压机上进行复压，复压压力为16T/cm2，并将复压后的银石墨坯块置于氢气气氛中以900℃温度烧结4h，得到片状银石墨(AgC)电触头。
对所得触头材料进行金相组织分析，如图3所示，结果显示采用本申请技术方案制备的Ag-5C材料中石墨颗粒在银基体材料中分布均匀。
将实施例3制得的触头材料进行性能检测，并与现有常规单片压制法制得的银石墨触头产品进行比较，结果如下述表1和表2所示：
表1实施例3与现有常规单片压制法制备的产品性能
表2实施例3与现有常规单片压制法制备的片状触头的电寿命
由表1和表2可知，本发明所述方法制备的银石墨触头材料的性能优于现有常规单片压制法制备的银石墨触头材料性能。

Claims (4)

1.一种片状银石墨电触头材料的加工方法，其特征在于包括以下步骤：
1)按照所需要制备的银石墨电触头的材料配比计算所需的石墨粉和碳酸银粉末的用量，称取备用；
2)取碳酸银粉末与石墨粉进行混粉，得到碳酸银石墨混合粉；
3)所得碳酸银石墨混合粉油压成型后置于真空中焙烧，得到银石墨坯块；
4)所得银石墨坯块置于真空或氢气或惰性气体中烧结，得到烧结后的银石墨坯块；
5)将烧结后的银石墨坯块进行复压、复烧，得到片状银石墨电触头。
2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：步骤1)中，需要制备的银石墨电触头材料中，石墨含量为1～6wt％，余量为银。
3.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：所述碳酸银粉末的平均粒度为5～8μm。
4.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：所述石墨粉的平均粒度为3～5μm。
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