CN108220650A - 一种多组元氧化物增强银基电接触材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多组元氧化物增强银基电接触材料及其制备方法，其化学成分(质量分数，下同)为6～10Sn，2～6In，0～5La，0～5Bi，0～3Zn，0～3Sm，0～3Hf，余量为Ag。本发明包括以下工艺步骤：按比例称取上述成分配比的金属放入氧化锆坩埚中真空感应熔炼并浇注得到合金锭坯，合金锭坯车削加工成棒坯，棒坯放入专用内氧化炉中进行加压内氧化得到多组元氧化物增强银基电接触材料，经热挤压、室温拉拔加工成多组元氧化物增强银基电接触材料丝材。使用该方法制备的多组元氧化物增强银基电接触材料，其抗拉强度达到280～340MPa，AC/220V/15A测试条件下电寿命达到15万次。

Description

一种多组元氧化物增强银基电接触材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及银基电接触材料，特别是涉及多组元氧化物增强银基电接触材料的加压内氧化制备方法。
背景技术
氧化物增强银基电接触材料是第二相氧化物颗粒弥散分布于银基体中的金属基复合材料，是近年发展较快的一种低压电器用电接触材料。国内外常用的单一或两种氧化物增强银基电接触材料(如AgSnO2、AgCuO、AgSnO2In2O3、AgSnO2La2O3等)因其银基体中氧化物种类少，协同强化作用差，导致材料的强度不高、耐电弧侵蚀能力弱和电寿命短，限制了银基电接触材料多领域、苛刻使役条件下的推广应用。在银基体中引入多组元氧化物增强相，利用多组元氧化物之间的协同强化作用，充分发挥各氧化物的特性，可以有效提高银基电接触材料的力学性能和电接触性能。
加压内氧化工艺是将银合金置于专用内氧化炉中，在氧分压大于5MPa的压力下对银基合金进行内氧化，使合金元素发生择优氧化形成氧化物并弥散分布于银基体内，材料中心区域无氧化物贫乏层。与常规内氧化工艺(氧分压为0.3～3MPa)和粉末冶金工艺相比，加压内氧化工艺的显著优点在于制备流程短、工艺易控制、绿色环保、适合大批量生产氧化物增强银基复合材料，且制得的材料具有组织均匀、氧化物颗粒细小、强度高、耐电弧侵蚀能力强、电寿命长等优点。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种多组元氧化物增强银基电接触材料及其制备方法，所述多组元氧化物增强银基电接触材料化学成分为：6～10Sn，2～6In，0～5La，0～5Bi，0～3Zn，0～3Sm，0～3Hf，余量为Ag。所述的多组元氧化物增强银基电接触材料包含La、Bi、Zn、Sm、Hf中至少3种。本发明所采用的技术方案如下：
(1)称取上述成分配比的金属原料放入氧化锆坩埚中真空感应熔炼并浇注得到合金锭坯，感应熔炼前将熔炼腔体抽真空至真空度大于10-2Pa；
(2)合金锭坯车削加工成直径10～150mm的棒坯；
(3)棒坯放入专用内氧化炉中进行加压内氧化得到多组元氧化物增强银基电接触材料，加压内氧化的氧化温度为750～900℃，氧化时间为24～32h，氧分压为5～25MPa；
(4)经热挤压、室温拉拔加工成多组元氧化物增强银基电接触材料丝材，热挤压温度为750～850℃，挤压比100～200。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：多组元氧化物增强银基电接触材料的基体中氧化物颗粒更细小、分布更弥散(见图1)，且存在多组元氧化物特性互补和协同强化作用，具有较高的强度、更好的耐电弧侵蚀能力和更长的电寿命，其抗拉强度达到280～340MPa，AC/220V/15A测试条件下电寿命达到15万次，可广泛应用于低压电器电触头或电刷丝。
附图说明
图1是本发明制备的多组元氧化物增强银基电接触材料扫描电镜照片。
具体实施方式
本发明所使用的金属原料纯度(质量分数)为：Ag的纯度≥99.99％，Sn、In、La、Bi、Zn的纯度≥99.95％，Sm、Hf的纯度≥99.9％。
实施例1
1.按照8Sn，3In，1.5La，0.5Bi，0.3Sm，余量为Ag的配比称取金属原料放入氧化锆坩埚中真空感应熔炼并浇注得到合金锭坯，感应熔炼前将熔炼腔体抽真空至真空度大于10-2Pa；
2.合金锭坯车削加工成直径50mm的棒坯；
3.将合金锭坯放入专用内氧化炉中进行加压内氧化，加压内氧化的氧化温度为800℃，氧化时间为28h，氧分压为6MPa，得到多组元氧化物增强银基电接触材料；
4.多组元氧化物增强银基电接触材料进行热挤压，热挤压温度为800℃，挤压比为150，再室温拉拔加工成直径为Φ1.66mm的多组元氧化物增强银基电接触材料丝材。
实施例2
1.按照6Sn，4In，0.5Bi，1.3Zn，0.2Hf，余量为Ag的重量百分比称取金属原料放入氧化锆坩埚中真空感应熔炼并浇注得到合金锭坯，感应熔炼前将熔炼腔体抽真空至真空度大于10-2Pa；
2.合金锭坯车削加工成直径85mm的棒坯；
3.将合金锭坯放入专用内氧化炉中进行加压内氧化，加压内氧化的氧化温度为820℃，氧化时间为28h，氧分压为8MPa，得到多组元氧化物增强银基电接触材料；
4.多组元氧化物增强银基电接触材料进行热挤压，热挤压温度为840℃，挤压比为120，再室温拉拔加工成直径为Φ1.66mm的多组元氧化物增强银基电接触材料丝材。
表1实施例材料性能测试
性能 实施例1 实施例2
抗拉强度(MPa) 322 330
电阻率(μΩ·cm) 2.0 2.1
电寿命(AC/220V/15A，万次) 15.5 15.9
触头失重(AC/220V/15A，15万次，mg) 308 276

Claims (3)

1.一种多组元氧化物增强银基电接触材料，其特征在于其化学成分重量百分比为：6～10Sn，2～6In，0～5La，0～5Bi，0～3Zn，0～3Sm，0～3Hf，余量为Ag，所述的多组元氧化物增强银基电接触材料包含La、Bi、Zn、Sm、Hf中至少3种。
2.权利要求1所述多组元氧化物增强银基电接触材料的制备方法，其特征在于按下述工艺步骤进行制备：
(1)称取化学成分重量百分比为：6～10Sn，2～6In，0～5La，0～5Bi，0～3Zn，0～3Sm，0～3Hf，余量为Ag分配比的金属，放入氧化锆坩埚中真空感应熔炼并浇注得到合金锭坯；
(2)合金锭坯车削加工成直径10～150mm的棒坯；
(3)棒坯放入专用内氧化炉中进行加压内氧化得到多组元氧化物增强银基电接触材料，加压内氧化的氧化温度为750～900℃，氧化时间为24～32h，氧分压为5～25MPa；
(4)经热挤压、室温拉拔加工成多组元氧化物增强银基电接触材料丝材。
3.一种多组元氧化物增强银基电接触材料的制备方法，其特征在于按下述工艺步骤进行制备：
(1).按照8Sn，3In，1.5La，0.5Bi，0.3Sm，余量为Ag的配比称取金属原料放入氧化锆坩埚中真空感应熔炼并浇注得到合金锭坯，感应熔炼前将熔炼腔体抽真空至真空度大于10- 2Pa；
(2).合金锭坯车削加工成直径50mm的棒坯；
(3).将合金锭坯放入专用内氧化炉中进行加压内氧化，加压内氧化的氧化温度为800℃，氧化时间为28h，氧分压为6MPa，得到多组元氧化物增强银基电接触材料；
(4).多组元氧化物增强银基电接触材料进行热挤压，热挤压温度为800℃，挤压比为150，再室温拉拔加工成直径为Φ1.66mm的多组元氧化物增强银基电接触材料丝材。
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