CN108179297A - 一种新型Ag-ZnO电触头材料及其制备方法 - Google Patents

一种新型Ag-ZnO电触头材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型Ag‑ZnO电触头材料及其制备方法，包括Ag、ZnO和TiB2；各组元质量百分比为：ZnO：8～10％，TiB2：0.1～2％，余量为Ag,本发明制备的新型Ag‑ZnO电触头材料具有高硬度、高熔点和高导电性。

Description

一种新型Ag-ZnO电触头材料及其制备方法
技术领域
本发明属于粉末冶金银基电接触材料技术领域，具体涉及一种新型Ag-ZnO 电触头材料新型Ag-ZnO电触头材料及其制备方法。
背景技术
电触头是仪器仪表中必不可少的元件，电触头性能的好坏关系到电器可靠 性的高低及寿命的长短。传统的Ag-CdO具有优异的吹弧、灭弧性及低接触电 阻，长期服役于电触头领域。但由于CdO在高温状态下热分解并蒸发产生有毒 镉蒸汽，对人体和环境造成危害。本世纪初，欧美发达国家已明令禁止Ag-CdO 触头的生产与使用。因此，急需开发出一种高性能、环境友好型电触头，替代 Ag-CdO。Zn与Cd元素都归属ⅡB族，电子排布类同，ZnO与CdO具有类似的特 性。此外，ZnO是防晒霜的主要原料之一，能够直接与皮肤接触，可见其无毒 无害性。Ag-ZnO被认为是性能比较接近Ag-CdO、有可能替代Ag-CdO并且对环 境无害的新型电触头。但Ag-ZnO电触头存在硬度较低、接触电阻过高、抗熔 焊性较弱等缺点，其发应用受到限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种硬度高、接触电阻低、抗熔焊性好 的新型Ag-ZnO电触头材料。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种新型Ag-ZnO电触头材料，包括Ag、ZnO和TiB2；各组元质量百分比 为：ZnO：8～10％，TiB2：0.1～2％，余量为Ag。
作为对上述技术方案的改进，所述新型Ag-ZnO电触头材料，还包括质量 百分比0.1～0.5％的TiC，TiB2和TiC总质量百分比为0.2～2％。
作为优选的技术方案，所述各组元粉末粒度≤2μm。
本发明还提供一种制备所述新型Ag-ZnO电触头材料的方法，包括步骤：
1)复合分体制备
a)在0.25～1.0mol/L的AgNO3与5～20mg/ml的PVP溶液中加入0.25～1.0 mol/L的Na2CO3水溶液沉淀出分散性好、粒度在0.5～2μm的Ag2CO3粉体，经多 次洗涤、加去离子水并超声20～40min，制成悬浮液A；按比例称取0.5～2μm的 ZnO、0.5～2μm的TiB2，加去离子水并超声20～40min，制成悬浮液B；将B 悬浮液倒入A容器并搅拌30～60min制得组元分布均匀的Ag2CO3/ZnO/TiB2复合 分体；
b)酒精脱水，干燥；最后经300℃～350℃煅烧1～3h，研磨，即制得 Ag/ZnO/TiB2复合粉体；
2)初压成型
将上述制备好的Ag/ZnO/TiB2复合粉体，经300～350MPa加压成型，保荷 80～100s；
3)初次烧结
将初压成型坯在740～780℃烧结，保温2h,随炉冷却；
4)复压
将初烧坯锭在600～650MPa压力下进行复压，保荷80～100s；
5)复烧
复压坯锭在700～750℃复烧，保温2h，随炉冷却；
6)二次复压：压力提升到800～850MPa，保荷80～100s；
7)二次复烧：温度设定为700～750℃，保温2h，随炉冷却，即得所述新 型Ag-ZnO电触头材料。
作为优选的技术方案，所述步骤1)中搅拌速率为300～800转/分。
作为优选的技术方案，所述步骤1)中干燥温度为100～150℃。
作为对上述技术方案的改进，所述步骤1)蒸馏水中超声分散的ZnO和TiB2、 TiC分体20～45分钟制得悬浮液B；将B悬浮液倒入A容器内并搅拌30～60分 钟制得组元分布均匀的Ag2CO3/ZnO/TiB2+TiC复合分体。
作为优选的技术方案，将所述步骤1)制得的Ag2CO3/ZnO/TiB2+TiC复合 分体经100～150℃烘干并在300～350℃煅烧制得分布均匀的Ag/ZnO/TiB2+TiC 复合分体。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明以低密度的Ag2CO3(6.08g/cm3)，代替高密度的Ag(10.5g/cm3)， 降低了基体与增强相ZnO(5.6g/cm3)、TiB2(4.52g/cm3)密度差，避免了机 械混粉工艺因高密度差而造成的成分分布不均，从而有效提高材料性能。
2、本发明的添加物为高导电、高硬度、高熔点的TiB2、TiC颗粒，可显著 提升Ag-ZnO触头的导电性和抗熔焊性。
由于采用了上述技术方案，一种新型Ag-ZnO电触头材料，包括Ag、ZnO 和TiB2；各组元质量百分比为：ZnO：8～10％，TiB2：0.1～2％，余量为Ag,本发 明制备的新型Ag-ZnO电触头材料具有高硬度、高熔点和高导电性。
具体实施方式
一种新型Ag-ZnO电触头材料，包括Ag、ZnO和TiB2；各组元质量百分比 为：ZnO：8～10％，TiB2：0.1～2％，余量为Ag。
所述新型Ag-ZnO电触头材料，还包括质量百分比0.1～0.5％的TiC，TiB2 和TiC总质量百分比为0.2～2％。
所述各组元粉末粒度≤2μm。
本发明还提供一种制备所述新型Ag-ZnO电触头材料的方法，包括步骤：
1)复合分体制备
a)在0.25～1.0mol/L的AgNO3与5～20mg/ml的PVP溶液中加入0.25～1.0 mol/L的Na2CO3水溶液沉淀出分散性好、粒度在0.5～2μm的Ag2CO3粉体，经多 次洗涤、加去离子水并超声20～40min，制成悬浮液A；按比例称取0.5～2μm的 ZnO、0.5～2μm的TiB2，加去离子水并超声20～40min，制成悬浮液B；将B 悬浮液倒入A容器并搅拌30～60min制得组元分布均匀的Ag2CO3/ZnO/TiB2复合 分体；
b)酒精脱水，干燥；最后经300℃～350℃煅烧1～3h，研磨，即制得 Ag/ZnO/TiB2复合粉体；
2)初压成型
将上述制备好的Ag/ZnO/TiB2复合粉体，经300～350MPa加压成型，保荷 80～100s；
3)初次烧结
将初压成型坯在740～780℃烧结，保温2h,随炉冷却；
4)复压
将初烧坯锭在600～650MPa压力下进行复压，保荷80～100s；
5)复烧
复压坯锭在700～750℃复烧，保温2h，随炉冷却；
6)二次复压：压力提升到800～850MPa，保荷80～100s；
7)二次复烧：温度设定为700～750℃，保温2h，随炉冷却，即得所述新 型Ag-ZnO电触头材料。
所述步骤1)中搅拌速率为300～800转/分。
所述步骤1)中干燥温度为100～150℃。
所述步骤1)蒸馏水中超声分散的ZnO和TiB2、TiC分体20～45分钟制得悬 浮液B；将B悬浮液倒入A容器内并搅拌30～60分钟制得组元分布均匀的 Ag2CO3/ZnO/TiB2+TiC复合分体。
将所述步骤1)制得的Ag2CO3/ZnO/TiB2+TiC复合分体经100～150℃烘干并 在300～350℃煅烧制得分布均匀的Ag/ZnO/TiB2+TiC复合分体。
下面结合实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明 的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员 可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式 对所描述的实施例进行修正。因此，描述在本质上是说明性的，而不是用于限 制权利要求的保护范围。
实施例1
称取硝酸银28.96克、PVP 3.41克配成340ml溶液，配制Na2CO3沉淀剂水 溶液滴入上述溶液中，制得Ag2CO3沉淀分体并经多次洗涤，加去离子水，超声 30min，制成悬浮液A；称取ZnO粉(0.5～2μm)1.6克，加去离子水，超声40min， 制成悬浮液B；将B悬浮液倒入A容器并搅拌(800转/分)30min，酒精脱水， 干燥，研磨。最后经350℃煅烧3h，研磨，即制得Ag-ZnO复合粉体。经初压、 初烧、复压、复烧、二次复压、二次复烧，制得成品。
对比例
以成熟的共沉淀工艺在相同条件下制备Ag-ZnO触头成品。称取硝酸银 28.96克、Zn(NO3)2 3.74克、PVP 3.41克配成340ml溶液，配沉淀剂溶液滴入 上述溶液中，经多次洗涤，酒精脱水，干燥，研磨。最后经550℃煅烧3h，研 磨，即制得Ag-ZnO复合粉体。经初压、初烧、复压、复烧、二次复压、二次 复烧，打磨去除氧化层，制得成品。
实施例2
称取硝酸银28.96克、PVP 3.41克配成340ml溶液，配沉淀剂溶液滴入上 述溶液中，经多次洗涤，加去离子水，超声20～40min，制成悬浮液A；称取ZnO 粉(0.5～2μm)1.5克、TiB2粉(0.5～2μm)0.5克，加去离子水，超声40min， 制成悬浮液B；将B悬浮液在倒入A容器并搅拌(500转/分)45min，酒精脱 水，干燥。最后经350℃煅烧3h，研磨，即制得Ag-ZnO-TiB2复合粉体。经初 压、初烧、复压、复烧、二次复压、二次复烧，制得成品。
实施例3
称取硝酸银28.96克、PVP 3.41克配成340ml溶液，配沉淀剂溶液滴入上 述溶液中，经多次洗涤，加去离子水，超声40min，制成悬浮液A；称取ZnO 粉(0.5～2μm)1.4克、TiB2粉(0.5～2μm)0.4克、TiC粉(0.5～2μm)0.1克， 加去离子水，超声40min，制成悬浮液B；将B悬浮液在倒入A容器搅拌(600 转/分)40min，酒精脱水，干燥。最后经350℃煅烧3h，研磨，即制得Ag-ZnO-TiB2复合粉体。经初压、初烧、复压、复烧、二次复压、二次复烧，打磨去除氧化层，制得成品。
附表一实施例性能对比
通过上述简单的制备工艺，可以制备出性能优良的新型Ag/ZnO/TiB2+TiC 电触头材料。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业 的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中 描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明 还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本 发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种新型Ag-ZnO电触头材料，其特征在于：包括Ag、ZnO和TiB2；各组元质量百分比为：ZnO：8～10％，TiB2：0.1～2％，余量为Ag。
2.如权利要求1所述的一种新型Ag-ZnO电触头材料，其特征在于：还包括质量百分比0.1～0.5％的TiC，TiB2和TiC总质量百分比为0.2～2％。
3.如权利要求1所述的一种新型Ag-ZnO电触头材料，其特征在于：所述各组元粉末粒度≤2μm。
4.一种制备如权利要求1、2或3所述的新型Ag-ZnO电触头材料的方法，其特征在于，包括步骤：
1)复合分体制备
a)在0.25～1.0mol/L的AgNO3与5～20mg/ml的PVP溶液中加入0.25～1.0mol/L的Na2CO3水溶液沉淀出分散性好、粒度在0.5～2μm的Ag2CO3粉体，经多次洗涤、加去离子水并超声20～40min，制成悬浮液A；按比例称取0.5～2μm的ZnO、0.5～2μm的TiB2，加去离子水并超声20～40min，制成悬浮液B；将B悬浮液倒入A容器并搅拌30～60min制得组元分布均匀的Ag2CO3/ZnO/TiB2复合分体；
b)酒精脱水，干燥；最后经300℃～350℃煅烧1～3h，研磨，即制得Ag/ZnO/TiB2复合粉体；
2)初压成型
将上述制备好的Ag/ZnO/TiB2复合粉体，经300～350MPa加压成型，保荷80～100s；
3)初次烧结
将初压成型坯在740～780℃烧结，保温2h,随炉冷却；
4)复压
将初烧坯锭在600～650MPa压力下进行复压，保荷80～100s；
5)复烧
复压坯锭在700～750℃复烧，保温2h，随炉冷却；
6)二次复压：压力提升到800～850MPa，保荷80～100s；
7)二次复烧：温度设定为700～750℃，保温2h，随炉冷却，即得所述新型Ag-ZnO电触头材料。
5.如权利要求4所述的制备新型Ag-ZnO电触头材料的方法，其特征在于：所述步骤1)中搅拌速率为300～800转/分。
6.如权利要求4所述的制备新型Ag-ZnO电触头材料的方法，其特征在于：所述步骤1)中干燥温度为100～150℃。
7.如权利要求4所述的制备新型Ag-ZnO电触头材料的方法，其特征在于：所述步骤1)蒸馏水中超声分散的ZnO和TiB2、TiC分体20～45分钟制得悬浮液B；将B悬浮液倒入A容器内并搅拌30～60分钟制得组元分布均匀的Ag2CO3/ZnO/TiB2+TiC复合分体。
8.如权利要求7所述的制备新型Ag-ZnO电触头材料的方法，其特征在于：将所述步骤1)制得的Ag2CO3/ZnO/TiB2+TiC复合分体经100～150℃烘干并在300～350℃煅烧制得分布均匀的Ag/ZnO/TiB2+TiC复合分体。
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