CN106098420A - 一种电触头表面镀层添加材料及电触头制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电触头表面镀层添加材料及电触头制造方法，所述镀层添加材料由处于缺氧状态且失氧量在0.1%到5%内的多种氧化物粉体混合组成，该多种氧化物粉体是由SnO2、ZnO、In2O3、La2O3、Bi2O3、Y2O3、Sc2O3、CeO2、WO3中的两种或多种组成。在上述添加材料中加入分散剂，以纯水为介质球磨得到固含量为5%到35%的悬浮液；然后将悬浮液加入到含银的电镀液中，得到复合电镀液，采用现有电镀工艺将金属电触头基体在上述复合电镀液中镀上一层表面镀层后制得成品电触头。本发明可以提升电镀时表面镀层中氧化物粉体的含量及均匀性，降低银使用量的同时提高电触头表面镀层抗电弧侵蚀和抑制温升。

Description

一种电触头表面镀层添加材料及电触头制造方法
技术领域
本发明涉及材料和器件技术领域，具体涉及一种电触头表面镀层添加材料及电触头制造方法。
背景技术
电触头是电器开关、仪器仪表等的接触元件，主要负担着接通、断开电路及负载电流的任务，它的性能直接影响着开关电器的可靠运行。目前使用最多的电触头材料是银基复合材料，其中有银-氧化物复合材料。银-氧化物电触头有两种（类）制作方法，一种是采用粉末冶金法、合金内氧化法制作电触头整体，该法存在材料成型加工难度大、生产工艺复杂、制造成本偏高。另一种（类）是采用电镀工艺在电触头基体表面制备一层含有氧化物的银-氧化物层，将其作为电触头的接触面，如中国专利2008103026756。该法虽然可以克服第一种方法存在的缺陷，但在实践中,还存在非导电的氧化物粉体在电镀过程中，难以有效沉积到银层中且难以均匀分布的问题,电触头中的氧化物成分含量偏低，不利于降低银的使用量，同时也不能有效抑制开关过程中的电弧侵蚀问题，电触头温升的抑制能力不足。
发明内容
本发明提供一种通过提高氧化物粉体导电能力用以制备电触头表面镀层添加材料的方法，并在此基础上制造出高性能的电触头。
使氧化物粉体成为缺氧状态，失氧量在0.1%到5%内，氧化物粉体缺氧后会产生大量缺陷，使其具有一定的导电能力，在电镀时较容易向电极移动并吸附在基材表面，以此提升电镀时表面镀层中氧化物粉体的含量及均匀性，达到解决现有技术不足的目的。
本发明技术方案：
电触头表面镀层添加材料由处于缺氧状态且失氧量在0.1%到5%内的多种氧化物粉体混合组成，所述多种氧化物粉体是由SnO2、ZnO、In2O3、La2O3、Bi2O3、Y2O3、Sc2O3、CeO2、WO3中的两种或多种组成。
所述镀层添加材料的制备方法至少包括如下步骤：（1）将氧化物粉体对应的金属盐溶解在纯水中，加入沉淀剂，获得氢氧化物沉淀，沉淀物经过水洗后获得氢氧化物浆料。
（2）沉淀每一种氢氧化物并清洗干净，然后根据氧化物成分再将多种氢氧化物混合。
（3）将氧化物粉体对应的金属盐氢氧化物在500-1000℃的还原气氛中进行脱氧煅烧，获得10-100nm尺寸的粉体；所述还原气氛为体积含量占5%到30%的氢气，其他气体为氮气。
本发明所述电触头主要由金属电触头基体与电镀在金属基体外表面的镀层材料组成，镀层材料中至少含有前述的电触头表面镀层添加材料。在上述添加材料中加入占比0.5%到3%的分散剂，以纯水为球磨介质，球磨得到固含量为5%到35%的悬浮液；然后将悬浮液加入到含银的电镀液中，得到复合电镀液，复合电镀液中多种氧化物粉体颗粒的含量为1g/L到10g/L。采用现有电镀工艺将金属电触头基体在上述复合电镀液中镀上一层表面镀层（银-氧化物镀层），镀层厚度根据现有资料确定，即可制得成品电触头。依据实际情况，在金属电触头基体与银-氧化物镀层之间可以加镀中间镀层。
本发明可以获得如下效果：通过使氧化物粉体成为缺氧状态而提高氧化物粉体的导电能力，在电镀时较容易向电极移动并吸附在基材表面，以此提升电镀时表面镀层中氧化物粉体的含量及均匀性，降低银使用量的同时提高了电触头表面镀层抗电弧侵蚀和抑制温升。
具体实施方式
实施例1:
将250g的In(NO3)3和Zn(NO3)2的分别溶解在纯水中，制备成0.4M的溶液，在溶液中缓慢滴入0.2M的NaOH溶液直到pH为9，沉淀12h后对氢氧化物进行5次水洗。水洗后的氢氧化物进行混合并滤干，冷冻干燥后在6%的氢气气氛中800℃煅烧6h，获得中心粒度为84nm的混合粉体。粉体总质量为100g，加入1.5%的A40分散剂，186g的纯水，悬浮液固含量为35%，球磨6h获得悬浮液。
电镀液中氧化物粉体的含量为2g/L。镀液成份：氰化银钾80g/L，焦磷酸钾70g/L，氰化钾46g/L。电镀工艺参数：镀液温度30℃，电流1.5A/dm2，控制电镀所得的复合层厚度为50μm。经过轧制后的电触头材料裁切加工制成所需要形状的电触片，通过额定电流16A，额定电压250V，通断次数大于50000 次，温升低于10℃。
实施例2:
将250g的SnCl4和La(NO3)3分别溶解在纯水中，制备成0.5M的溶液，在溶液中缓慢滴入0.2M的氨水直到pH为8.5，沉淀12h后对氢氧化物进行5次水洗。水洗后的氢氧化物进行混合并滤干，冷冻干燥后在27%的氢气气氛中900℃煅烧5h，获得中心粒度为74nm的混合粉体。粉体总质量为100g，加入2.5%的BYK分散剂DISPARBYK-180，900g的纯水，悬浮液固含量为10%，球磨6h获得悬浮液。
电镀液中氧化物粉体的含量为4g/L。镀液成份：氰化银钾80g/L，焦磷酸钾70g/L，氰化钾46g/L。电镀工艺参数：镀液温度30℃，电流1.5A/dm2，控制电镀所得的复合层厚度为60μm。经过轧制后的电触头材料裁切加工制成所需要形状的电触片，通过额定电流16A，额定电压250V，通断次数大于55000 次，温升低于8℃。
实施例3:
将250g的Bi(NO3)3和La(NO3)3分别溶解在纯水中，制备成0.5M的溶液，在溶液中缓慢滴入0.2M的氨水直到pH为8.5，沉淀12h后对氢氧化物进行5次水洗。水洗后的氢氧化物进行混合并滤干，冷冻干燥后在27%的氢气气氛中900℃煅烧5h，获得中心粒度为88nm的混合粉体。粉体总质量为100g，加入2.5%的BYK分散剂DISPARBYK-180，900g的纯水，悬浮液固含量为10%，球磨6h获得悬浮液。
电镀液中氧化物粉体的含量为4g/L。镀液成份：氰化银钾80g/L，焦磷酸钾70g/L，氰化钾46g/L。电镀工艺参数：镀液温度30℃，电流1.5A/dm2，控制电镀所得的复合层厚度为60μm。经过轧制后的电触头材料裁切加工制成所需要形状的电触片，通过额定电流16A，额定电压250V，通断次数大于55000 次，温升低于9℃。
实施例4:
将250g的W(NO3)3和Sc(NO3)3分别溶解在纯水中，制备成0.5M的溶液，在溶液中缓慢滴入0.2M的氨水直到pH为8.5，沉淀12h后对氢氧化物进行5次水洗。水洗后的氢氧化物进行混合并滤干，冷冻干燥后在27%的氢气气氛中900℃煅烧5h，获得中心粒度为78nm的混合粉体。粉体总质量为100g，加入2.5%的BYK分散剂DISPARBYK-180，1900g的纯水，悬浮液固含量为5%，球磨6h获得悬浮液。
电镀液中氧化物粉体的含量为4g/L。镀液成份：氰化银钾80g/L，焦磷酸钾70g/L，氰化钾46g/L。电镀工艺参数：镀液温度30℃，电流1.5A/dm2，控制电镀所得的复合层厚度为60μm。经过轧制后的电触头材料裁切加工制成所需要形状的电触片，通过额定电流16A，额定电压250V，通断次数大于50000 次，温升低于11℃。
实施例5:
将250g的SnCl4、Bi(NO3)3分别溶解在纯水中，制备成0.3M的溶液，在溶液中缓慢滴入0.6M的KOH直到pH为8.5，沉淀12h后对氢氧化物进行5次水洗。水洗后的氢氧化物进行混合并滤干，冷冻干燥后在20%的氢气气氛中100℃煅烧5h，获得中心粒度为92nm的混合粉体。粉体总质量为100g，加入2.0%的BYK分散剂DISPARBYK-180，400g的纯水，悬浮液固含量为20%，球磨6h获得悬浮液。
电镀液中氧化物粉体的含量为4g/L。镀液成份：氰化银钾80g/L，焦磷酸钾70g/L，氰化钾46g/L。电镀工艺参数：镀液温度30℃，电流1.5A/dm2，控制电镀所得的复合层厚度为55μm。经过轧制后的电触头材料裁切加工制成所需要形状的电触片，通过额定电流16A，额定电压250V，通断次数大于45000 次，温升低于12℃。
实施例6:
将100g的SnCl4、Bi(NO3)3分别和In(NO3)3分别溶解在纯水中，制备成0.3M的溶液，在溶液中缓慢滴入0.6M的KOH直到pH为9.2，沉淀12h后对氢氧化物进行5次水洗。水洗后的氢氧化物进行混合并滤干，冷冻干燥后在20%的氢气气氛中100℃煅烧5h，获得中心粒度为84nm的混合粉体。粉体总质量为100g，加入2.0%的BYK分散剂DISPARBYK-180，400g的纯水，悬浮液固含量为20%，球磨6h获得悬浮液。
电镀液中氧化物粉体的含量为4g/L。镀液成份：氰化银钾80g/L，焦磷酸钾70g/L，氰化钾46g/L。电镀工艺参数：镀液温度30℃，电流1.5A/dm2，控制电镀所得的复合层厚度为56μm。经过轧制后的电触头材料裁切加工制成所需要形状的电触片，通过额定电流16A，额定电压250V，通断次数大于45000 次，温升低于12℃。
实施例7:
将100g的Bi(NO3)2、Bi(NO3)3分别和La(NO3)3分别溶解在纯水中，制备成0.3M的溶液，在溶液中缓慢滴入0.6M的KOH直到pH为9.0，沉淀12h后对氢氧化物进行5次水洗。水洗后的氢氧化物进行混合并滤干，冷冻干燥后在20%的氢气气氛中100℃煅烧5h，获得中心粒度为76nm的混合粉体。粉体总质量为100g，加入2.0%的A40分散剂，400g的纯水，悬浮液固含量为20%，球磨6h获得悬浮液。
电镀液中氧化物粉体的含量为4g/L。镀液成份：氰化银钾80g/L，焦磷酸钾70g/L，氰化钾46g/L。电镀工艺参数：镀液温度30℃，电流1.5A/dm2，控制电镀所得的复合层厚度为58μm。经过轧制后的电触头材料裁切加工制成所需要形状的电触片，通过额定电流16A，额定电压250V，通断次数大于45000 次，温升低于13℃。
实施例8:
将100g的SnCl4、Bi(NO3)2、Y(NO3)3分别和La(NO3)3分别溶解在纯水中，制备成0.3M的溶液，在溶液中缓慢滴入0.6M的KOH直到pH为9.0，沉淀12h后对氢氧化物进行5次水洗。水洗后的氢氧化物进行混合并滤干，冷冻干燥后在20%的氢气气氛中100℃煅烧5h，获得平均粒度为95nm的混合粉体。粉体总质量为100g，加入2.0%的A40分散剂，400g的纯水，悬浮液固含量为20%，球磨6h获得悬浮液。
电镀液中氧化物粉体的含量为4g/L。镀液成份：氰化银钾80g/L，焦磷酸钾70g/L，氰化钾46g/L。电镀工艺参数：镀液温度30℃，电流1.5A/dm2，控制电镀所得的复合层厚度为54μm。经过轧制后的电触头材料裁切加工制成所需要形状的电触片，通过额定电流16A，额定电压250V，通断次数大于45000 次，温升低于15℃。
实验人员还对SnO2、ZnO、In2O3、La2O3、Bi2O3、Y2O3、Sc2O3、CeO2、WO3中的余下组合分别做了试验，都获得了近似的效果，限于篇幅，在此不一一罗列，本领域技术人员根据提供的方案完全可以再现本发明创造。

Claims (5)

1.一种电触头表面镀层添加材料，所述添加材料是由处于缺氧状态且失氧量在0.1%到5%内的多种氧化物粉体混合组成，所述多种氧化物粉体是由SnO2、ZnO、In2O3、La2O3、Bi2O3、Y2O3、Sc2O3、CeO2、WO3中的两种或多种组成。
2.如权利要求1所述的添加材料，所述添加材料的制备方法至少包括如下步骤：将氧化物粉体对应的金属盐氢氧化物在500-1000℃的还原气氛中进行脱氧煅烧，获得10-100nm尺寸的粉体；所述还原气氛为体积含量占5%到30%的氢气，其他气体为氮气。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其所述步骤之前还包括如下步骤：
（1）将氧化物粉体对应的金属盐溶解在纯水中，加入沉淀剂，获得氢氧化物沉淀，沉淀物经过水洗后获得氢氧化物浆料；
（2）沉淀每一种氢氧化物并清洗干净，然后根据氧化物成分再将多种氢氧化物混合。
4.一种电触头，所述电触头主要由金属电触头基体与电镀在金属基体外表面的镀层材料组成，其特征在于：所述镀层材料中至少含有如权利要求1所述的添加材料。
5.一种电触头的制造方法，所述方法包括：在权利要求1所述的添加材料中加入占比0.5%到3%的分散剂，以纯水为球磨介质，球磨得到固含量为5%到35%的悬浮液；然后将悬浮液加入到含银的电镀液中，得到复合电镀液，复合电镀液中多种氧化物粉体颗粒的含量为1g/L到10g/L。
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