CN109022841A - 一种Mo纳米颗粒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Mo纳米颗粒增强银基电触头材料的制备方法,在真空条件下,将纳米球形Mo粉加入到熔化的银熔体中,并通过电磁搅拌后浇注,获得Mo纳米颗粒增强银基电触头的锭坯,采用挤压后拉拔或轧制制备成丝材或带材;该方法的最大优点在于可通过现有的设备进行熔炼,前期投入少;而且Mo以颗粒形式均匀分布在银基体中,从而使得该Ag‑Mo电触头材料与传统的粉末冶金电触头材料相比,其耐电磨损性、延展性、耐电弧侵蚀性均好于传统电触头材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种Mo纳米颗粒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。
背景技术
低压电器开关中的触头材料主要以银基复合材料为主,最早开发应用的Ag/CdO电触头材料由于存在元素Cd会导致环境污染、危害人类健康,而被欧盟ROS指令限制使用。近年来,Ag/Cu、Ag/Ni、Ag/C、Ag/W、Ag/MeO等触头材料在部分领域替代了传统Ag/CdO触头材料。虽然这些银基电触头材料基本能够满足市场的需求,但是这些替代材料的综合性能与Ag/CdO触头材料相比,仍存在不足,进而限制了电触头材料的应用范围。
传统银基电触头材料的制备工艺主要包括:粉末冶金、合金内氧化、熔渗法。粉末冶金是最基本的触头材料制备工艺,其流程简单,添加元素相对容易,且不受材料组分的约束。但是,简单的粉末混合过程难以保证增强相在银基体中的均匀分布,且制备过程中原料易受外界污染,缺陷多,导致材料电接触性能恶化。与粉末冶金法一样,其他制备工艺也存在或多或少的缺陷。为了解决传统制备工艺的不足,研究人员相继开发了化学共沉淀法、化学镀、高能球磨、溶胶-凝胶法等新型电触头材料制备工艺。虽然新型制备工艺在一定程度上弥补了传统制备工艺的不足,但是这些方法所制备的银基电触头材料与预期相比存在较大的差距。主要原因在于无论哪种方法所获得的银基电触头材料,其综合性能都达不到传统电触头材料AgCdO的优异程度。
发明内容
基于上述行业背景,本发明提出采用真空熔炼结合电磁搅拌技术来获得分布均匀Mo纳米球形颗粒增强的银基电触头材料,该材料在考虑到进一步提升银基电触头材料的综合性能时,兼顾了银钼电触头材料较低的制造成本,进一步推动银基电触头材料的工业应用。
本发明提供一种Mo纳米颗粒增强银基电触头材料的制备方法,具体包括以下步骤:在真空条件下,将纳米球形Mo粉加入到银熔体中,并通过电磁搅拌后浇注到模具中,获得Mo纳米颗粒增强银基电触头的锭坯,最后再采用挤压后拉拔或轧制制备成丝材或带材。
所述真空条件的真空度1×10-5 ~1×10-3Pa。
所述纳米球形Mo粉的粒度为40~60nm,Mo占最后所得材料的质量百分比为2%~18%。
所述银熔体的温度为1000~1150℃。
所述电磁搅拌的搅拌频率为2~5Hz。
所述电磁搅拌的搅拌时间为4~10min。
所述浇注温度为970~1000℃。
所述挤压温度为700~820℃,挤压压力为900~2000MPa。
本发明的有益效果:本发明通过现有的设备进行熔炼,前期投入较少;所获得的银基电触头材料中Mo相以颗粒形式均匀分布于基体中,其材料具有良好的耐电磨损性、延展性、耐电侵蚀性及较低的接触电阻,不仅有利于后续材料拉丝或轧制过程中的塑性变形,而且也改善了银基电触头材料的电接触性能和使用寿命,与熔渗法及机械合金化法等制备的电触头材料相比,材料致密度高,可达理论密度的99%。
附图说明
图1为本发明实施例3中制备得到的Mo纳米颗粒增强Ag基电触头材料的金相显微组织。
具体实施方案
以下结合实施例及附图对本发明作进一步阐述,但本发明的保护内容不限于实施例所述范围。
实施例1
一种Mo纳米颗粒增强银基电触头材料的制备方法,具体包括以下步骤:在真空度1×10-5Pa环境下,将市售的40nm的Mo粉按照最后得到的材料的质量百分比为2%的比例,加入到温度为1000℃的银熔体中,并在搅拌频率2Hz强度下进行电磁搅拌,电磁搅拌4min后,在浇注温度为970℃浇注成锭坯,再将该锭坯在挤压温度为 700℃,挤压压力为900MPa条件下挤压成杆坯,最后采用传统的拉拔工艺获得Mo纳米颗粒增强的银基电触头丝材,材料致密度高,可达理论密度的99%,具有良好的延展性、耐电磨损性及电弧侵蚀性。
实施例2
一种Mo纳米颗粒增强银基电触头材料的制备方法,具体包括以下步骤:在真空度1×10-5Pa环境下,将市售的45nm的Mo粉按照最后得到的材料的质量百分比为8%的比例,加入到温度为1100℃的银熔体中,并在搅拌频率4Hz强度下进行电磁搅拌,电磁搅拌6min后,在浇注温度为990℃浇注成锭坯,再将该锭坯在挤压温度为 750℃,挤压压力为1100MPa条件下挤压成杆坯;最后采用传统的拉拔工艺获得Mo纳米颗粒增强的银基电触头丝材,材料致密度高,可达理论密度的99%,具有良好的延展性、耐电磨损性及电弧侵蚀性。
实施例3
一种Mo纳米颗粒增强银基电触头材料的制备方法,具体包括以下步骤:在真空度1×10-4Pa环境下,将市售的50nm的Mo粉按照最后得到的材料的质量百分比为12%的比例,加入到温度为1050℃的银熔体中,并在搅拌频率3Hz强度下进行电磁搅拌,电磁搅拌8min后,在浇注温度为980℃浇注成锭坯,再将该锭坯在挤压温度为800℃,挤压压力为1500MPa条件下挤压成杆坯;最后采用传统的拉拔工艺获得Mo纳米颗粒增强的银基电触头丝材。
图1为本实施例所制备的Mo纳米颗粒增强银基电触头材料的金相显微组织,图中黑色区域为Mo相,白色区域为Ag基体,可以看出Mo增强相在Ag基体中分布均匀,不存在明显的团聚现象;材料致密度高,可达理论密度的99%,具有良好的延展性、耐电磨损性及电弧侵蚀性。
实施例4
一种Mo纳米颗粒增强银基电触头材料的制备方法,具体包括以下步骤:在真空度1×10-3Pa环境下,将市售的60nm的Mo粉按照最后得到的材料的质量百分比为18%的比例,加入到温度为1150℃的银熔体中,并在搅拌频率5Hz下进行电磁搅拌,电磁搅拌10min后,在浇注温度为1000℃浇注成锭坯,再将该锭坯在挤压温度为820℃,挤压压力为2000MPa条件下挤压成杆坯,最后采用传统的轧制工艺获得Mo纳米颗粒增强的银基电触头带材,材料致密度高,可达理论密度的99%,具有良好的延展性、耐电磨损性及电弧侵蚀性。
Claims (8)
1.一种Mo纳米颗粒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:在真空条件下,将纳米球形Mo粉加入到银熔体中,并通过电磁搅拌后浇注,获得Mo纳米颗粒增强银基电触头的锭坯,采用挤压后拉拔或轧制成丝材或带材。
2.根据权利要求1所述Mo纳米颗粒增强银基电触头材料的制备方法,其特征在于,所述真空条件的真空度为1×10-5 ~1×10-3Pa。
3.根据权利要求1所述Mo纳米颗粒增强银基电触头材料的制备方法,其特征在于,所述纳米球形Mo粉的粒度为40~60nm,Mo占最后所得材料的质量百分比为2%~18%。
4.根据权利要求1所述Mo纳米颗粒增强银基电触头材料的制备方法,其特征在于,所述银熔体的温度为1000~1150℃。
5.根据权利要求1所述Mo纳米颗粒增强银基电触头材料的制备方法,其特征在于,所述电磁搅拌的搅拌频率为2~5Hz。
6.根据权利要求1所述Mo纳米颗粒增强银基电触头材料的制备方法,其特征在于,所述电磁搅拌的搅拌时间为4~10min。
7.根据权利要求1所述Mo纳米颗粒增强银基电触头材料的制备方法,其特征在于,所述浇注温度为970~1000℃。
8.根据权利要求1所述Mo纳米颗粒增强银基电触头材料的制备方法,其特征在于,所述挤压温度为700~820℃,挤压压力为900~2000MPa。
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