CN107400819A - 一种纳米金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种纳米金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法，属于低压电器触头材料技术领域，在熔化的银液中加入纳米级的氧化物颗粒，然后经过螺旋挤压获得银氧化物电触头材料杆坯，最后将杆坯拉拔成丝材；本发明与传统电触头材料制备方法相比，生产周期短、工艺简单；所制备的银金属氧化物触头材料致密度高、电阻率低、耐磨性和耐电弧侵蚀好；能够获得纳米金属氧化物增强的银金属氧化物电触头材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米金属氧化物增强的银基电触头材料的制备方法，属于低压电器触头材料技术领域。
背景技术
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。银金属氧化物电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）合金内氧化法；（2）化学共沉淀法；（3）粉末冶金法；（4）原位反应合成法。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，但是成本高，不适用于批量的流水线生产。
发明内容
基于上述行业背景，本发明提出采用熔炼与螺旋加压法相结合来制备AgMeO电触头材料，所获得的AgMeO电触头材料杆坯致密度高。
本发明直接以纯银和纳米金属氧化物粉为原料，在通过熔炼后，经过螺旋挤压技术获得杆坯，并通过传统拉丝工艺获得AgMeO丝材产品。
本发明提供一种纳米金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法，具体包括以下步骤：将银在温度为980-1000℃的井式电阻炉中熔化后，在机械搅拌速度为500-800转/分钟的条件下，用坡形振动加料器缓慢将纳米级的金属氧化物加入到熔融的银液中，加快搅拌速度至800-1500转/分钟，然后将混合熔体在980-1000℃加入到螺旋挤压设备中进行螺旋挤压，挤出杆坯后进行水冷，采用拉丝工艺将杆坯制备成银基金属氧化物丝材。
所述坡形振动加料器坡的倾斜角度为15-45度，振动频率为10-30Hz，坡形振动加料器为常规振动加料器，其加料框为带有一定倾斜角度的坡形。
所述金属氧化物为SnO2、CuO、ZnO、In2O3、稀土氧化物中的一种或几种任意比例混合，所述稀土氧化物为氧化镧 、三氧化二铈、二氧化铈、氧化镨等。
所述金属氧化物的加入量为银与金属氧化物总质量的8-18%。
所述螺旋挤压是螺旋挤压设备在螺旋转速为300-800转/分钟的条件下挤出直径为3-6mm的杆坯，螺旋挤压设备为常规螺旋挤压机。
所述拉丝工艺为传统工艺，可以根据需要拉制成不同直径的丝材。
本发明的有益效果：本发明采用熔炼与螺旋加压相结合的方法制备银基电触头材料，且螺旋加压是在半固态条件下进行，与传统制备银金属氧化物电触头材料相比，致密度高，可达99%以上；电阻率低，小于2.0μΩ·cm、耐磨性和耐电弧侵蚀好；本方法生产周期短、工艺简单。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图；
图2是本发明实施例1得到的金属氧化物增强银基电触头材料的TEM图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明的保护范围不限于所述内容。
实施例1
一种纳米金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法，如图1的工艺流程，具体包括以下步骤：将纯银切割成易于熔化的小块，装入氧化铝坩埚，然后放入已经加热到1000℃的井式电阻炉中熔化，并按照SnO2占银与SnO2总质量12%的比例，将纳米SnO2颗粒经过振动频率在10Hz，加料框倾斜角度为45度的坡形振动加料器缓慢加入到银熔体中，在加入SnO2颗粒过程中不断进行机械搅拌，机械搅拌速度为600转/分钟，待SnO2颗粒全部加入到银熔体后，提高机械搅拌速度为900转/分钟，促进SnO2颗粒在银熔体中的均匀性，最后将搅拌均匀的熔体在980℃条件下加入到螺旋挤压设备中，并在螺旋转动速度为600转/分钟的条件下挤出直径为6mm的杆坯，挤出杆坯后立即进行水冷，并经过传统拉丝工艺获得含SnO2质量分数为12%的Ag SnO2丝材。
如图2所示为本实施例得到的SnO2增强银基电触头丝材的TEM图，从图中可以看出，SnO2分散在银基体中，SnO2的大小为100-200nm。
本实施例得到的SnO2增强银基电触头丝材的致密度为99%以上，电阻率为1.8μΩ·cm。
实施例2
一种纳米金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法，具体包括以下步骤：将纯银切割成易于熔化的小块，装入氧化铝坩埚，然后放入已经加热到990℃的井式电阻炉中熔化，并按照SnO2和CuO颗粒占银、SnO2和CuO颗粒总质量15%的比例将纳米SnO2和CuO颗粒经过振动频率为15Hz，加料框倾斜角度为30度的坡形振动加料器缓慢加入到银熔体中，其中SnO2和CuO颗粒的质量比SnO2:CuO=2:1，在加入SnO2和CuO颗粒过程中不断进行机械搅拌，机械搅拌速度为700转/分钟，待SnO2颗粒全部加入到银熔体后，提高机械搅拌速度为1200转/分钟，促进SnO2和CuO颗粒在银熔体中的均匀性，最后将搅拌均匀的熔体在990℃条件下加入到螺旋挤压设备中，并在螺旋转动速度为700转/分钟的条件下挤出直径为4mm的杆坯，挤出杆坯后立即进行水冷，并经过传统拉丝工艺获得含SnO2质量分数为10%、CuO质量分数为5%的Ag SnO2CuO丝材。
实施例3
一种纳米金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法，具体包括以下步骤：将纯银切割成易于熔化的小块，装入氧化铝坩埚，然后放入已经加热到980℃的井式电阻炉中熔化，并按照ZnO占银与ZnO总质量18%的比例将纳米ZnO颗粒经过振动频率为30Hz，加料框倾斜角度为15度的坡形振动加料器缓慢加入到银熔体中，在加入ZnO颗粒过程中不断进行机械搅拌，机械搅拌速度为500转/分钟，待ZnO颗粒全部加入到银熔体后，提高机械搅拌速度为800转/分钟，促进ZnO颗粒在银熔体中的均匀性，最后将搅拌均匀的熔体在1000℃条件下加入到螺旋挤压设备中，并在螺旋转动速度为300转/分钟的条件下挤出直径为5mm的杆坯，挤出杆坯后立即进行水冷，并经过拉丝工艺获得含ZnO为18%的AgSnO2丝材。
实施例4
一种纳米金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法，具体包括以下步骤：将纯银切割成易于熔化的小块，装入氧化铝坩埚，然后放入已经加热到1000℃的井式电阻炉中熔化，并按照CeO2和In2O3颗粒占银、CeO2和In2O3颗粒总质量8%的比例将纳米CeO2和In2O3颗粒经过振动频率在20Hz，加料框倾斜角度为20度的坡形加料器缓慢加入到银熔体中，其中CeO2和In2O3颗粒的质量比CeO2:In2O3=3:1，在加入CeO2和In2O3颗粒过程中不断进行机械搅拌，机械搅拌速度为1000转/分钟，待SnO2颗粒全部加入到银熔体后，提高机械搅拌速度为1500转/分钟促进CeO2和In2O3颗粒在银熔体中的均匀性，最后将搅拌均匀的熔体在990℃条件下加入到螺旋挤压设备中，并在螺旋转动速度为800转/分钟的条件下挤出直径3mm的杆坯，挤出杆坯后立即进行水冷，并经过拉丝工艺获得含CeO2含量为6%、In2O3含量为2%的Ag CeO2In2O3丝材。
Claims (5)
1.一种纳米金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：将银在温度为980-1000℃熔化后，在机械搅拌速度为500-800转/分钟的条件下，用坡形振动加料器将纳米级的金属氧化物加入到熔融的银液中，加快搅拌速度至800-1500转/分钟，然后将混合熔体在980-1000℃进行螺旋挤压，挤出杆坯后进行水冷，采用拉丝工艺将杆坯制备成银基金属氧化物丝材。
2.根据权利要求1所述纳米金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法，其特征在于，所述坡形振动加料器坡的倾斜角度为15-45度，振动频率为10-30Hz。
3.根据权利要求1所述纳米金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法，其特征在于，所述金属氧化物为SnO2、CuO、ZnO、In2O3、稀土氧化物中的一种或几种任意比例混合。
4.根据权利要求1所述纳米金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法，其特征在于，所述金属氧化物的加入量为银与金属氧化物总质量的8-18%。
5.根据权利要求1所述纳米金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法，其特征在于，所述螺旋挤压是螺旋挤压设备在螺旋转速为300-800转/分钟的条件下挤出直径为3-6mm的杆坯。
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