CN109182814B - 一种氧化锌微球增强银基电接触合金的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氧化锌微球增强银基电接触合金的制备方法，具体按照制备氧化锌空心微球、制备银‑氧化锌微球复合粉体和制备氧化锌微球增强银基电接触合金的步骤进行。本发明一种氧化锌微球增强银基电接触合金的制备方法能够控制ZnO在银基体中的形态，提高第二相ZnO在银基体中的分散性，使得合金内部第二相氧化物粒度均匀，分散性好；得到的氧化锌微球增强银基电接触合金能够在电弧侵蚀作用下维持第二相的均匀性，以提高银氧化锌电接触合金的性能和使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于材料制备技术领域，涉及一种氧化锌微球增强银基电接触合金的制备方法。
背景技术
AgZnO电接触合金是低压电器诸如断路器、继电器、转换开关中常见的触头材料，也是近年来发展迅速且具有良好的环境友好性和较高的电接触性能的一种触头合金。作为一种颗粒增强金属基复合材料，第二相ZnO的尺寸、形貌以及在Ag基体中的分布状态对触头材料的性能均有较大的影响。
近年来，国内外的触头研究者均致力于通过改进制备工艺或加入添加剂等方法来提高银氧化锌的性能，使得银氧化锌合金的制备工艺更加简化，产品性能更加优异，加工成型也更加容易。但传统方法制备的银氧化锌合金第二相易出现偏析，即使合金在初始状态下第二相分散较为均匀，但在电弧多次作用下，由于电弧的高温熔化以及电弧力的搅拌作用，氧化锌也容易重新富集产生偏析，造成性能的恶化。
因此，如何改善ZnO颗粒在Ag基体组织中的分布，并能够使其在使用过程中的电弧侵蚀作用下不断维持这一均匀性，已成为进一步提高AgZnO电接触合金性能的关键。
发明内容
本发明的目的是提供一种氧化锌微球增强银基电接触合金的制备方法，能够提高银氧化锌电接触合金的性能和使用寿命。
本发明所采用的技术方案是，一种氧化锌微球增强银基电接触合金的制备方法，具体按照下述步骤进行：
步骤1，制备氧化锌空心微球；
步骤2，使用氧化锌空心微球制备银-氧化锌微球复合粉体；
步骤3，使用银-氧化锌微球复合粉体制备氧化锌微球增强银基电接触合金。
本发明的特点还在于：
步骤1中具体按照下述步骤制备氧化锌空心微球：
步骤1.1，将硝酸锌和醋酸钠充分溶解于乙醇溶液中，得到混合溶液；
步骤1.2，向混合溶液中加入聚乙二醇溶液并混合均匀；
步骤1.3，将加入了聚乙二醇溶液的混合溶液在反应釜中进行高温反应后，自然冷却至室温，然后分离出沉淀产物，将沉淀产物洗涤、干燥，得到氧化锌空心微球。
步骤1.1中乙醇溶液的质量浓度为50％～80％，所述混合溶液中硝酸锌的浓度为1mol/L～1.5mol/L，醋酸钠浓度为0.5mol/L～1mol/L。
步骤1.2中聚乙二醇溶液的浓度为0.3mol/L～0.5mol/L。
步骤1.3中将加入了乙醇溶液的混合溶液放于反应釜中，在180℃～220℃的温度下进行高温反应8小时。
步骤2中具体按照下述步骤制备银-氧化锌微球复合粉体：
步骤2.1，将氧化锌空心微球充分悬浮于硝酸银中制成悬浮液；
步骤2.2，向悬浮液中加入聚乙烯醇溶液并混合均匀；
步骤2.3，将添加了聚乙烯醇溶液的悬浮液进行真空干燥，得到银-氧化锌微球复合粉体，并将银-氧化锌微球复合粉体进行退火处理。
步骤2.1中将氧化锌空心微球缓慢加入到1mol/L～2mol/L的硝酸银水溶液中，同时强力搅拌2小时，得到悬浮液。
步骤2.2中聚乙烯醇溶液的浓度为0.5mol/L～0.8mol/L。
步骤2.3中添加了聚乙烯醇溶液的悬浮液在真空干燥箱中，在80℃的温度下真空干燥至水分蒸发；将银-氧化锌微球复合粉体放入马弗炉中在400℃下保温2小时进行退火处理。
步骤3中将银-氧化锌微球复合粉体压制、烧结和挤压后得到氧化锌微球增强银基电接触合金。
本发明的有益效果是
本发明一种氧化锌微球增强银基电接触合金的制备方法，能够控制ZnO在银基体中的形态，提高第二相ZnO在银基体中的分散性，使得合金内部第二相氧化物粒度均匀，分散性好；
本发明一种氧化锌微球增强银基电接触合金的制备方法，得到的氧化锌微球增强银基电接触合金能够在电弧侵蚀作用下维持第二相的均匀性，以提高银氧化锌电接触合金的性能和使用寿命。
附图说明
图1是本发明一种氧化锌微球增强银基电接触合金的制备方法得到的Ag95-ZnO5电接触合金的扫描电镜形貌图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
一种氧化锌微球增强银基电接触合金的制备方法，具体按照下述步骤进行：
步骤1，制备氧化锌空心微球，具体按照下述步骤进行：
步骤1.1，将硝酸锌和醋酸钠充分溶解于质量浓度为50％～80％乙醇溶液中，得到混合溶液，其中混合溶液中硝酸锌的浓度为1mol/L～1.5mol/L，醋酸钠浓度为0.5mol/L～1mol/L；
步骤1.2，向所述混合溶液中加入浓度为0.3mol/L～0.5mol/L的聚乙二醇溶液并混合均匀；
步骤1.3，将加入了聚乙二醇溶液的混合溶液在放于反应釜中，在180℃～220℃的温度下进行高温反应8小时后，自然冷却至室温，然后分离出沉淀产物，将沉淀产物洗涤、干燥，得到氧化锌空心微球。
步骤2，使用所述氧化锌空心微球制备银-氧化锌微球复合粉体，具体按照下述步骤进行：
步骤2.1，将缓慢加入到1mol/L～2mol/L的硝酸银水溶液中，同时强力搅拌2小时，使得氧化锌空心微球充分悬浮于硝酸银中制成悬浮液；
步骤2.2，向悬浮液中加入浓度为0.5mol/L～0.8mol/L的聚乙烯醇溶液并混合均匀；
步骤2.3，将添加了聚乙烯醇溶液的悬浮液放入真空干燥箱中，在80℃的温度下真空干燥至水分蒸发，得到银-氧化锌微球复合粉体，并将银-氧化锌微球复合粉体进行退火处理。
步骤3，使用所述银-氧化锌微球复合粉体制备氧化锌微球增强银基电接触合金，具体按照下述方法进行：
将退火后的银-氧化锌微球复合粉体压制、烧结和挤压后得到氧化锌微球增强银基电接触合金。
本发明一种氧化锌微球增强银基电接触合金的制备方法中，先采用水热合成法制备银-氧化锌微球复合粉体，采用水热合成法以聚乙二醇作为表面活性剂，能够控制产物生成形状，得到氧化锌空心微球；在制备银-氧化锌微球复合粉体时，通过浸渍的方式以及加入聚乙烯醇作为分散和引入介质，能够使得氧化锌中空微球成为内部填充银的氧化锌实心微球。
实施例1
一种氧化锌微球增强银基电接触合金的制备方法，具体按照下述步骤进行：
步骤1，制备氧化锌空心微球，具体按照下述步骤进行：
步骤1.1，将硝酸锌和醋酸钠充分溶解于质量浓度为50％乙醇溶液中，得到混合溶液，其中混合溶液中硝酸锌的浓度为1mol/L，醋酸钠浓度为0.5mol/L；
步骤1.2，向所述混合溶液中加入浓度为0.3mol/L的聚乙二醇溶液并混合均匀；
步骤1.3，将加入了聚乙二醇溶液的混合溶液在放于反应釜中，在180℃的温度下进行高温反应8小时后，自然冷却至室温，然后分离出沉淀产物，将沉淀产物洗涤、干燥，得到氧化锌空心微球。
步骤2，使用所述氧化锌空心微球制备银-氧化锌微球复合粉体，具体按照下述步骤进行：
步骤2.1，将缓慢加入到1mol/L的硝酸银水溶液中，同时强力搅拌2小时，使得氧化锌空心微球充分悬浮于硝酸银中制成悬浮液；
步骤2.2，向悬浮液中加入浓度为0.5mol/L的聚乙烯醇溶液并混合均匀；
步骤2.3，将添加了聚乙烯醇溶液的悬浮液放入真空干燥箱中，在80℃的温度下真空干燥至水分蒸发，得到银-氧化锌微球复合粉体，并将银-氧化锌微球复合粉体进行退火处理。
步骤3，使用所述银-氧化锌微球复合粉体制备氧化锌微球增强银基电接触合金，具体按照下述方法进行：
将退火后的银-氧化锌微球复合粉体压制、烧结和挤压后得到成分为Ag95-ZnO5的氧化锌微球增强银基电接触合金。
实施例2
一种氧化锌微球增强银基电接触合金的制备方法，具体按照下述步骤进行：
步骤1，制备氧化锌空心微球，具体按照下述步骤进行：
步骤1.1，将硝酸锌和醋酸钠充分溶解于质量浓度为65％乙醇溶液中，得到混合溶液，其中混合溶液中硝酸锌的浓度为1.3mol/L，醋酸钠浓度为0.8mol/L；
步骤1.2，向所述混合溶液中加入浓度为0.4mol/L的聚乙二醇溶液并混合均匀；
步骤1.3，将加入了聚乙二醇溶液的混合溶液在放于反应釜中，在200℃的温度下进行高温反应8小时后，自然冷却至室温，然后分离出沉淀产物，将沉淀产物洗涤、干燥，得到氧化锌空心微球。
步骤2，使用所述氧化锌空心微球制备银-氧化锌微球复合粉体，具体按照下述步骤进行：
步骤2.1，将缓慢加入到1.5mol/L的硝酸银水溶液中，同时强力搅拌2小时，使得氧化锌空心微球充分悬浮于硝酸银中制成悬浮液；
步骤2.2，向悬浮液中加入浓度为0.7mol/L的聚乙烯醇溶液并混合均匀；
步骤2.3，将添加了聚乙烯醇溶液的悬浮液放入真空干燥箱中，在80℃的温度下真空干燥至水分蒸发，得到银-氧化锌微球复合粉体，并将银-氧化锌微球复合粉体进行退火处理。
步骤3，使用所述银-氧化锌微球复合粉体制备氧化锌微球增强银基电接触合金，具体按照下述方法进行：
将退火后的银-氧化锌微球复合粉体压制、烧结和挤压后得到成分为Ag90-ZnO10的氧化锌微球增强银基电接触合金。
实施例3
一种氧化锌微球增强银基电接触合金的制备方法，具体按照下述步骤进行：
步骤1，制备氧化锌空心微球，具体按照下述步骤进行：
步骤1.1，将硝酸锌和醋酸钠充分溶解于质量浓度为80％乙醇溶液中，得到混合溶液，其中混合溶液中硝酸锌的浓度为1.5mol/L，醋酸钠浓度为1mol/L；
步骤1.2，向所述混合溶液中加入浓度为0.5mol/L的聚乙二醇溶液并混合均匀；
步骤1.3，将加入了聚乙二醇溶液的混合溶液在放于反应釜中，在220℃的温度下进行高温反应8小时后，自然冷却至室温，然后分离出沉淀产物，将沉淀产物洗涤、干燥，得到氧化锌空心微球。
步骤2，使用所述氧化锌空心微球制备银-氧化锌微球复合粉体，具体按照下述步骤进行：
步骤2.1，将缓慢加入到2mol/L的硝酸银水溶液中，同时强力搅拌2小时，使得氧化锌空心微球充分悬浮于硝酸银中制成悬浮液；
步骤2.2，向悬浮液中加入浓度为0.8mol/L的聚乙烯醇溶液并混合均匀；
步骤2.3，将添加了聚乙烯醇溶液的悬浮液放入真空干燥箱中，在80℃的温度下真空干燥至水分蒸发，得到银-氧化锌微球复合粉体，并将银-氧化锌微球复合粉体进行退火处理。
步骤3，使用所述银-氧化锌微球复合粉体制备氧化锌微球增强银基电接触合金，具体按照下述方法进行：
将退火后的银-氧化锌微球复合粉体压制、烧结和挤压后得到成分为Ag85-ZnO15的氧化锌微球增强银基电接触合金。
实施例4
一种氧化锌微球增强银基电接触合金的制备方法，具体按照下述步骤进行：
步骤1，制备氧化锌空心微球，具体按照下述步骤进行：
步骤1.1，将硝酸锌和醋酸钠充分溶解于质量浓度为60％乙醇溶液中，得到混合溶液，其中混合溶液中硝酸锌的浓度为1.2mol/L，醋酸钠浓度为0.6mol/L；
步骤1.2，向所述混合溶液中加入浓度为0.4mol/L的聚乙二醇溶液并混合均匀；
步骤1.3，将加入了聚乙二醇溶液的混合溶液在放于反应釜中，在190℃的温度下进行高温反应8小时后，自然冷却至室温，然后分离出沉淀产物，将沉淀产物洗涤、干燥，得到氧化锌空心微球。
步骤2，使用所述氧化锌空心微球制备银-氧化锌微球复合粉体，具体按照下述步骤进行：
步骤2.1，将缓慢加入到1.2mol/L的硝酸银水溶液中，同时强力搅拌2小时，使得氧化锌空心微球充分悬浮于硝酸银中制成悬浮液；
步骤2.2，向悬浮液中加入浓度为0.6mol/L的聚乙烯醇溶液并混合均匀；
步骤2.3，将添加了聚乙烯醇溶液的悬浮液放入真空干燥箱中，在80℃的温度下真空干燥至水分蒸发，得到银-氧化锌微球复合粉体，并将银-氧化锌微球复合粉体进行退火处理。
步骤3，使用所述银-氧化锌微球复合粉体制备氧化锌微球增强银基电接触合金，具体按照下述方法进行：
将退火后的银-氧化锌微球复合粉体压制、烧结和挤压后得到成分为Ag92-ZnO8氧化锌微球增强银基电接触合金。
实施例5
一种氧化锌微球增强银基电接触合金的制备方法，具体按照下述步骤进行：
步骤1，制备氧化锌空心微球，具体按照下述步骤进行：
步骤1.1，将硝酸锌和醋酸钠充分溶解于质量浓度为70％乙醇溶液中，得到混合溶液，其中混合溶液中硝酸锌的浓度为1.4mol/L，醋酸钠浓度为0.9mol/L；
步骤1.2，向所述混合溶液中加入浓度为0.45mol/L的聚乙二醇溶液并混合均匀；
步骤1.3，将加入了聚乙二醇溶液的混合溶液在放于反应釜中，在210℃的温度下进行高温反应8小时后，自然冷却至室温，然后分离出沉淀产物，将沉淀产物洗涤、干燥，得到氧化锌空心微球。
步骤2，使用所述氧化锌空心微球制备银-氧化锌微球复合粉体，具体按照下述步骤进行：
步骤2.1，将缓慢加入到1.8mol/L的硝酸银水溶液中，同时强力搅拌2小时，使得氧化锌空心微球充分悬浮于硝酸银中制成悬浮液；
步骤2.2，向悬浮液中加入浓度为0.7mol/L的聚乙烯醇溶液并混合均匀；
步骤2.3，将添加了聚乙烯醇溶液的悬浮液放入真空干燥箱中，在80℃的温度下真空干燥至水分蒸发，得到银-氧化锌微球复合粉体，并将银-氧化锌微球复合粉体进行退火处理。
步骤3，使用所述银-氧化锌微球复合粉体制备氧化锌微球增强银基电接触合金，具体按照下述方法进行：
将退火后的银-氧化锌微球复合粉体压制、烧结和挤压后得到成分为Ag87-ZnO13的氧化锌微球增强银基电接触合金。
将本发明权利要求1得到的成分为Ag95-ZnO5的氧化锌微球增强银基电接触合金进行电镜扫描，如图1所示，氧化锌均匀弥散的分布于银基体之中，并且在图中可以看到氧化锌在经过压制、烧结和挤压后，依然保留原始的球状形貌存留于银基体之中。
Claims (7)
1.一种氧化锌微球增强银基电接触合金的制备方法，其特征在于，具体按照下述步骤进行：
步骤1，制备氧化锌空心微球；具体按照下述步骤制备氧化锌空心微球：
步骤1.1，将硝酸锌和醋酸钠充分溶解于乙醇溶液中，得到混合溶液；
其中，乙醇溶液的质量浓度为50％～80％，所述混合溶液中硝酸锌的浓度为1mol/L～1.5mol/L，醋酸钠浓度为0.5mol/L～1mol/L；
步骤1.2，向所述混合溶液中加入聚乙二醇溶液并混合均匀；
步骤1.3，将加入了聚乙二醇溶液的混合溶液在反应釜中进行高温反应后，自然冷却至室温，然后分离出沉淀产物，将沉淀产物洗涤、干燥，得到氧化锌空心微球；
步骤2，使用所述氧化锌空心微球制备银-氧化锌微球复合粉体；具体按照下述步骤制备银-氧化锌微球复合粉体：
步骤2.1，将所述氧化锌空心微球充分悬浮于硝酸银中制成悬浮液；
步骤2.2，向所述悬浮液中加入聚乙烯醇溶液并混合均匀；
步骤2.3，将添加了聚乙烯醇溶液的悬浮液进行真空干燥，得到银-氧化锌微球复合粉体，并将银-氧化锌微球复合粉体进行退火处理；
步骤3，使用所述银-氧化锌微球复合粉体制备氧化锌微球增强银基电接触合金。
2.根据权利要求1所述的一种氧化锌微球增强银基电接触合金的制备方法，其特征在于，所述步骤1.2中聚乙二醇溶液的浓度为0.3mol/L～0.5mol/L。
3.根据权利要求1所述的一种氧化锌微球增强银基电接触合金的制备方法，其特征在于，所述步骤1.3中将加入了乙醇溶液的混合溶液放于反应釜中，在180℃～220℃的温度下进行高温反应8小时。
4.根据权利要求1所述的一种氧化锌微球增强银基电接触合金的制备方法，其特征在于，所述步骤2.1中将氧化锌空心微球缓慢加入到1mol/L～2mol/L的硝酸银水溶液中，同时强力搅拌2小时，得到悬浮液。
5.根据权利要求1所述的一种氧化锌微球增强银基电接触合金的制备方法，其特征在于，所述步骤2.2中聚乙烯醇溶液的浓度为0.5mol/L～0.8mol/L。
6.根据权利要求1所述的一种氧化锌微球增强银基电接触合金的制备方法，其特征在于，所述步骤2.3中添加了聚乙烯醇溶液的悬浮液在真空干燥箱中，在80℃的温度下真空干燥至水分蒸发；将银-氧化锌微球复合粉体放入马弗炉中在400℃下保温2小时进行退火处理。
7.根据权利要求1所述的一种氧化锌微球增强银基电接触合金的制备方法，其特征在于，所述步骤3中将银-氧化锌微球复合粉体压制、烧结和挤压后得到氧化锌微球增强银基电接触合金。
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