CN110373566B - 一种特殊组织结构的AgWCC电接触材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种特殊组织结构的AgWCC电接触材料及其制备方法，包括：将增强相WC粉或WC粉和W粉、少量银粉、添加物粉体X高能球磨，制备成WC粉表面包覆银和添加物的复合粉体；将复合粉体与银粉进行第一次混粉，然后进行湿法造粒和成型，成型后坯体依次进行脱胶、熔渗，将熔渗后产品进行破碎；将破碎的复合粉体和银粉、石墨粉体二次混粉、烧结造粒和成型，成型后坯体依次进行烧结、复压，复压后坯体进行热处理，得到多重结构组织增强的AgWCC电接触材料，其中包括“鹅卵石”状组织和/或“均匀弥散”组织，该材料电阻率较低，且有较高致密性、材料分断性能较高，具有较高的电寿命。

Description

一种特殊组织结构的AgWCC电接触材料及制备方法
技术领域
本发明涉及一种电接触材料及其制备方法，具体地说，涉及的是一种特殊组织结构的AgWCC电接触材料的制备方法以及由该方法制备的AgWCC电接触材料。
背景技术
低压电器作为国民经济中的基本产品，广泛应用于居民住宅、工业生产、航空航天、汽车、轨道交通、家用电器、电动工具、工业和消费电子设备、公共用电等各个领域中。断路器是一种广泛用于低压配电终端的配电电器，承担供电网络短路及过载分断保护之功能。AgWCC因其具有良好的导电性、导热性、抗熔焊性能和耐电弧侵蚀性能，被广泛应用于中框架断路器、塑壳断路器等。
经检索，国内外涉及AgWCC电接触材料，主要以压粉法或化学包覆结合压粉法为主。如专利CN102737864A，将银粉、石墨粉和碳化钨粉混合，烧结造粒、压制、烧结、再复压获得增强相颗粒弥散分布AgWCC电接触材料。专利CN102051496A，通过引入碳化钨-碳化锆固溶体粉体、石墨粉体、银粉进行混粉、制粒、初压、烧结、复压、退火、二次复压等获得均匀弥散分布银碳化钨碳化锆石墨电接触材料。
众所周知，断路器运行过程，是一个非常复杂的热力学和动力学过程，单一的制备方法或单一结构组织很难满足实际应用需求，尤其是应用于1000A以上框架断路器，普通混粉-压制法弥散分布AgWCC电接触材料(如上述专利)，由于其致密性较差，在接近1万安培短路分断时，触点严重消耗，导致其寿命较短；同时由于颗粒分散分布，当增强相颗粒尺寸较小时(尤其是粒径在1μm以下时)，触点电阻较大，运行过程中，温升较高，极易引起塑料件软化，造成火灾，危害人身安全。上述专利CN102737864A和CN102051496A制备AgWCC触点材料，通过单一粉体处理、混粉、成型、烧结等工艺、制备材料，其组织均匀弥散分布，可应用一些普通中等电流等级塑壳断路器，但对于较大框架断路器应用，由于其如上缺点，无法使用。另外，当增强相颗粒尺寸较细腻(如颗粒尺寸在1μm)，通过常规的混粉和球磨工艺很难分散，导致增强相，如WC聚集，最终严重影响断路器使用性能。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的不足和缺陷，提供一种特殊组织结构的AgWCC电接触材料及其制备方法，制备的AgWCC电接触材料内部组织呈现一种或多重结构组织特性，工艺简单，使用范围更广。
本发明可以解决以下一种或多种现有技术存在的问题：(1)由于大电流等级下，断路器在分断过程中，触点耐电弧烧蚀性能差，寿命短的问题；(2)解决了由于WC增强相颗粒较小(如颗粒尺寸在1μm)，压粉成型性差，致密性低、产品体电阻较高，温升高等问题，且WC增强相颗粒细小较难分散，WC易团聚的问题；(3)解决了提高分断能力要求增强相颗粒小，批量可加工性能要求增强相颗粒大之间的矛盾。
为实现上述的目的，本发明采用的技术方案是：
根据本发明的第一方面，提供一种特殊组织结构的高性能AgWCC电接触材料的制备方法，包括：
S1，将增强相WC粉或WC粉和W粉、少量银粉、添加物粉体X高能球磨，制备成WC粉表面包覆银和添加物的复合粉体，其中X为一切能够与增强相浸润，且不能与银无限互熔元素；
S2，将S1获得的复合粉体与银粉进行第一次混粉，然后进行湿法造粒和成型，成型后坯体依次进行脱胶、熔渗，将熔渗后产品进行破碎，得到Ag-WC或Ag-WC-W复合粉体；
S3，将得到的Ag-WC或Ag-WC-W复合粉体和银粉、石墨粉体进行二次混粉，然后进行烧结造粒和成型，成型后坯体依次进行烧结、复压，复压后坯体进行热处理，得到特殊组织结构的AgWCC电接触材料，该特殊组织结构包括“鹅卵石”状组织和/或“均匀弥散”组织。
可选地，S1中：
所述高能球磨，其中：银粉含量为0.5％～5％，添加物粉体X含量为0.5～5％，余量为WC或者WC粉和W粉。
可选地，S1中：
当采用WC粉和W粉时，W粉与WC粉的重量比在0～1之间。
可选地，S2中：
所述第一次混粉，其中：银粉含量为10％～30％，其余为S1获得的复合粉体。
可选地，S2中：
所述湿法造粒，包括：
将第一次混粉后的粉体进行湿法混合，并加入胶体；
将湿法混合后的粉体进行烘干造粒。
较佳地，所述湿法混合，其中：湿混溶液介质选择丙酮、酒精、或者去离子水其中任意一种，粉体总重量Kg/溶液体积L为2:1～1:5之间。
较佳地，所述烘干造粒，其中：烘干温度在50℃-120℃之间，造粒所选筛网在30目～100目之间。
可选地，S2中：
所述成型，其中成型致密性依据最终AgWCC电接触材料中“鹅卵石”状组织和/或“均匀弥散”组织占比计算获得。
可选地，S2中：
所述脱胶，其中温度在350℃-550℃之间，保护气氛为H2或氢氮混合气体，或真空。
可选地，S2中：
所述熔渗是加纯银渗片，熔渗采用连续炉熔渗，温度在930℃-1200℃之间，H2或氢氮混合气体保护，熔渗后总Ag含量控制在15wt％～40wt％。其中加纯银渗片的多少依据最终AgWCC电接触材料中中“鹅卵石”状组织和/或“均匀弥散”组织占比计算获得。
可选地，S2中：
所述破碎，其中破碎后粉体过筛80目～100目。
可选地，S3中：
所述二次混粉，其中：总银含量65wt％～85wt％、WC粉或者(W粉+WC粉)含量12wt％～31.5wt％，石墨粉体含量1.0wt％～3.5wt％。
可选地，S3中：
所述石墨粉体为胶体石墨、纤维石墨、鳞片状石墨粉体中任一种。
可选地，S3中：
所述烧结造粒，其中：温度500℃～750℃，气氛为氢气或氮氢混合气体。
可选地，S3中：
所述成型后坯体依次进行烧结，其中烧结温度800℃～900℃，气氛为氢气或氮氢混合气体。
可选地，S3中：
所述热处理，其中：温度350℃～650℃，气氛为氢气或氮氢混合气体。
根据本发明的第二方面，提供一种上述方法制备得到的特殊组织增强的AgWCC电接触材料，其中特殊组织结构包括“鹅卵石”状组织和/或“均匀弥散”组织。
进一步的，所述AgWCC电接触材料，其内部组织呈现两种状态：熔渗法“鹅卵石”状组织、混粉法WC或WC和W的弥散分布组织，其中“鹅卵石”状组织具有熔渗法AgWC高耐烧性、高致密性、低电阻特点；混粉法WC或WC和W的“均匀弥散”组织具有传统混粉-成型-烧结材料高抗熔焊、较好形成性特征。
本发明中，所述成型的致密性和/或所述熔渗的程度可调控，最终AgWCC电接触材料组织占比可以依据成型致密性、熔渗程度调配来实现的。比如，当成型密度低时，得到的AgWC或Ag(WC+W)材料的外层多孔组织多，内层致密组织少，破碎造粒后，多孔组织形成“均匀弥散”组织，内层致密组织形成“鹅卵石”状组织；相反，当成型密度高时，最终得到的AgWCC电接触材料的外层多孔组织少，内层致密组织多，破碎造粒后，多孔组织形成“均匀弥散”组织，内层致密组织形成“鹅卵石”组织。同样的，熔渗的程度高，熔渗后产品中内部形成致密组织占比较高，外层多孔组织占比少；当熔渗的程度低，熔渗后产品中内部形成致密组织占比低，多孔组织占比高。当然，AgWCC电接触材料组织也可以是仅“鹅卵石”状组织或“均匀弥散”组织。因此，本发明可以通过成型密度、熔渗程度综合调控不同结构组织比例，实现增强相关键性能参量在材料内部相互补充、相互协同增强效果。
与现有技术相比，本发明实施例具有以下至少一种有益效果：
本发明上述制备方法解决了WC增强相粉体团聚的问题，操作方便，成本低廉，对设备无特殊要求，适用于规模化生产。制备的AgWCC电接触材料(比如银基电触头)，内部组织呈现一种或多重结构组织特性(特殊组织结构)，且产品电阻电阻率较低，致密性较高，保障了在使用过程中整体接触电阻稳定性，且温升稳定/较低，寿命有较大的提高。
本发明上述制备方法可以调控成型的致密性和/或所述熔渗的程度，对最终材料的不同结构组织比例进行调控，实现增强相关键性能参量在材料内部相互补充、相互协同增强效果。
本发明制备的组织增强的AgWCC电接触材料，加工简单，不仅具有熔渗法AgW和AgWC高致密度、高耐磨性，高抗电弧侵蚀性、还具有常规弥散分布抗熔焊性等特征，而且其大电流(1万安培)分断时，触点电阻还比较稳定，耐烧蚀性较好，分断能力较高，其电寿命比传统混粉法弥散分布AgWCC电接触材料提高20％～30％。
附图说明
图1a、图1b为本发明一实施例中的特殊结构组织增强的高性能AgWC27C3电接触材料金相组织，呈现“鹅卵石”组织和WC(WC加W)和“均匀弥散”组织；
图2为AgWC27C3材料金相组织，其中“鹅卵石”组织/“均匀弥散”组织占比较高；
图3为AgWC熔渗后坯体金相组织，其中制备“鹅卵石”组织/“均匀弥散”组织占比较高的组织结构；
图4为AgWC27C3材料金相组织，其中“鹅卵石”组织/“均匀弥散”组织占比较低；
图5为AgWC熔渗后坯体金相组织，其中制备“鹅卵石”组织/“均匀弥散”组织占比较低的组织结构。
具体实施方式
以下对本发明的技术方案作进一步的说明，以下的说明仅为理解本发明技术方案之用，不用于限定本发明的范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
本发明提供的上述特殊组织增强的AgWCC电接触材料制备方法，根据断路器分断实际应用的情况，选择熔渗和混粉两种工艺结合制备方法，综合考虑材料的不同组织结构特性，如：耐电弧烧蚀、抗熔焊性、等关鍵参量并进行优化组合，通过关键性能参量在材料内部形成互补、协同增强的效果，提高材料的整体性能。操作方便，成本低廉，对设备无特殊要求，且用于断路器分断能力较高，寿命较较长。
本发明实施例中，设计的高能球磨、混粉、湿混、烘干造粒、成型、熔渗、破碎、二次混粉、烧结造粒、压制成型、烧结、复压、以及清洗和退火等步骤，具体工艺操作的参数是可以选择的，比如：
第一步，将银粉，WC粉或则(W粉+WC粉)，添加物粉体X高能球磨，制备成WC粉表面包覆银和添加物。
本步骤中，可以采用：Ag含量为0.5％～5％，X含量为0.5～5％；余量为WC或者(W粉+WC粉)，其中W粉重量/WC粉重量比例：0～1之间，银粉粒度为100nm≤D90≤100μm，W粉或WC粒度为10nm≤D90≤10μm。
本步骤中，可以添加物X为一切能够与增强相(WC和W)浸润，且不能与银无限互熔元素，比如添加物可以为Ni、Co等元素，添加物X粒度可以选择50nm≤D90≤100μm。
本步骤中，高能球磨转速为150转/分钟～300转/分钟之间，球磨时间为2小时～6小时之间；球料比为2:1～10:1之间。
第二步，将第一步获得的复合粉体与银粉进行混粉。
本步骤中，参数可以采用：转速在20转/分钟～150转/分钟，时间为2～30小时,控制总银含量为10％～30％，银粉粒度为100nm≤D90≤100μm。
本步骤中，添加银粉比例依据第二次混粉时，银粉添加量和最终产品AgWCC成分比例计算获得。
第三步，将过筛后的粉体，加入银粉进行湿法混合，并加入胶体。
本步骤中，参数可以采用：湿混溶液介质可以选择丙酮、酒精、或者去离子水其中任意一种，比例为粉体总重量(Kg)/溶液体积(L)＝2:1～1:5之间；粉体总重量/钢球总重量＝1:5～1:10之间；转速为100转/分钟～300转/分钟；时间为2小时～12小时。
其中所加入胶体为可使得粉体在后续搅拌烘干过程中，达到造粒功能的高分子溶液。比如，高分子溶液可以为：聚乙二醇溶液；石蜡溶液；聚乙烯醇溶液等。
第四步，将湿混后的粉体进行烘干和造粒。
本步骤中，参数可以采用：烘干温度在50℃-120℃之间；时间在1～4小时之间；造粒所选筛网在30目～100目之间。
第五步，将造粒后粉体进行成型，其中成型致密性(成型密度/理论密度)依据最终AgWCC电接触材料中，“鹅卵石”组织/“均匀弥散”组织占比计算获得。
第六步，将成型后坯体进行脱胶和熔渗(加纯银渗片)，其中熔渗的程度依据最终AgWCC电接触材料中，“鹅卵石”组织/“均匀弥散”组织占比计算获得。
上述第五步和第六步中，“鹅卵石”组织/“均匀弥散”组织的比例，可以全部为“鹅卵石”状组织，也可以全部“均匀弥散”组织。当成型密度较低时，熔渗后坯体全部是多孔的，这时全部为“弥散分布”组织；反之，当成型密度较高时，熔渗后坯体全部是致密的，这时全部为“鹅卵石”状组织。当然，也可以是同时存在“鹅卵石”组织、“均匀弥散”组织，这些均可以根据实际需要进行设计，同时可以通过成型致密性和熔渗的程度来进行调控。
本步骤中，脱胶参数可以采用：脱胶温度在350℃-550℃之间；时间为2小时～10小时；保护气氛为H2或氢氮混合气体，或真空。
本步骤中，熔渗可以采用连续炉熔渗，温度在930℃-1200℃之间；时间2小时～7小时；H2或氢氮混合气体保护。熔渗后总Ag含量控制在15wt％～40wt％。
本步骤中，熔渗程度(银渗片量)依据成品AgWCC电接触材料中组织比例要求计算获得。比如，假设“鹅卵石”组织/“弥散分布”组织比例为T；成型AgW(或者W+WC)中银重量含量为x％记为Ag(x)W，体积记为V，其密度记为ρ1；完全熔渗彻底(孔隙全部填满)为Ag(x1)W，其理论密度记为ρ2；而实际熔渗后坯体为Ag(x2)W，其密度记为ρ3；则就有：ρ3/ρ2＝T/(T+1)；由于在熔渗前后，坯体体积V保持不变，则由：加入渗片重量g＝V(ρ3-ρ1)＝V[Tρ2/(T+1)-ρ1]，所以可以看出加入渗片量和不同组织比例之间是相互关联的；其中完全熔渗后理论密度ρ2对应公式计算获得(假设成型坯体完全致密理论理论密度为ρ坯理论，实际成型重量为G，实际成型体积为V，纯银理论密度为ρ银，则ρ2＝[(V-<G/ρ坯理论>)ρ银+G]/V；成型坯体ρ1＝成型重量G/成型体积V。
第七步，将熔渗后产品进行破碎。其中，破碎后粉体过筛80目～100目。
第八步，将得到Ag-WC或Ag-WC-W复合粉体，和银粉、石墨粉体进行二次混粉。
本步骤中，石墨粉体可以为胶体石墨、纤维石墨、鳞片状石墨粉体；
本步骤中，混粉成分：总银含量65wt％～85wt％、银粉粒度为20nm～30μm；石墨含量1.0wt％～3.5wt％；石墨粒度为20nm～50μm；WC粉或者(W粉+WC粉)为余量。
第九步，将二次混粉后的粉体进行烧结造粒。
本步骤中，烧结造粒参数可以采用：温度500℃～750℃，时间2小时～5小时；气氛为氢气或氮氢混合气体。
第十步，将造粒粉体后进行压制成型。
第十一步，将成型后坯体进行烧结。
本步骤中，烧结参数可以采用：温度800℃～900℃，时间3小时～10小时；气氛为氢气或氮氢混合气体。
第十二步，将成型后坯体进行复压，进一步提高材料密度。
第十三步，将复压后坯体进行清洗和热处理，得到多重结构组织增强的AgWCC电接触材料。
本步骤中，参数可以采用：温度350℃～650℃，时间1小时～3小时；气氛位氢气或氮氢混合气体。
以下通过具体应用的实施例来对本发明详细的技术操作进行说明。
实施例一
以制备Ag85WC-W-C2(银含量85wt％)电触头材料为例
第一步，将银粉(D90＝100nm)0.5wt％；WC粉(D90＝10nm)+W粉(D90＝5μm)94.5wt％，Ni粉(D90＝50nm)5％(wt)进行高能球磨，其中W粉重量/WC粉重量比例：1/12，高能球磨转速为180转/分钟，球磨时间6小时，球料比10:1。
第二步，将第一步获得的复合粉体与银粉进行混粉，混粉转速在20转/分钟，时间为2小时,总银含量为10％，银粉粒度D90为100nm。
第三步，将过筛后的粉体，加入银粉进行湿法混合，并加入聚乙二醇胶体。湿混溶液介质可以选择丙酮，比例为粉体总重量(Kg)/溶液体积(L)＝2:1，粉体总重量/钢球总重量＝1:5，转速为100转/分钟，时间为8小时。
第四步，将湿混后的粉体进行烘干和造粒。烘干温度在120℃，时间2小时，造粒筛网80目。
第五步，将造粒后粉体进行成型，尺寸：10mm×10mm×1.5mm，单重：1.2g。
第六步，将成型后坯体进行脱胶和熔渗。其中：脱胶温度550℃，时间2小时，H2保护气氛；熔渗温度在970℃，时间7小时，氢氮混合气体保护，熔渗时，加入银渗片重量0.071g，熔渗后最终银含量为15wt％。
第七步，将熔渗后产品进行破碎，破碎后粉体过筛90目。
第八步，将得到Ag-WC或Ag-WC-W复合粉体，和银粉、石墨粉体进行二次混粉，石墨粉体为胶体石墨，总银含量85wt％，石墨含量2wt％，石墨粒度为20nm，银粉石墨为20nm。
第九步，将二次混粉后的粉体进行烧结造粒，温度500℃，气氛为氢气，时间2小时。
第十步，将造粒粉体后进行压制成型，采用现有技术，成型压制力可以为1000N/mm2～10000N/mm2。
第十一步，将成型后坯体进行烧结，温度800℃，气氛为氮氢混合气体，时间3小时。
第十二步，将成型后坯体进行复压，采用现有技术，压力可以为400Mpa/mm2～10000Mpa/mm2。
第十三步，将复压后坯体进行清洗和热处理，温度350℃，气氛：氢气；时间1小时，得到组织增强的高性能Ag85WC-W-C2电接触材料。
本实施例最终获得多重结构组织增强的高性能Ag85WC-W-C2电接触材料，其中多重结构组织包括“鹅卵石”状组织和“均匀弥散”组织，“鹅卵石”组织/“弥散分布”组织比例T为1.941。根据上述公式g＝V(ρ3-ρ1)＝V[Tρ2/(T+1)-ρ1]：成型体积为0.15cm3，成型密度ρ1：8g/cm3，完全熔渗后理论密度ρ2：12.9g/cm3，实际熔渗后密度为ρ3：8.473g/cm3，计算得出T＝1.941。此材料电阻率由上至下，由3.2μΩ·cm降低至2.8μΩ·cm；电寿命提高10％，温升降低5％。
实施例二
‘”第一步，将银粉(D90＝5μm)5wt％；WC粉(D90＝2μm)+W粉(D90＝10nm)94.5wt％，Co粉(D90＝100μm)0.5wt％进行高能球磨，其中W粉重量/WC粉重量比例为1；高能球磨转速为300转/分钟，球磨时间2小时，球料比2:1。
第二步，将第一步获得的复合粉体与银粉进行混粉。转速在150转/分钟，时间为10小时，总银含量为15％，银粉粒度D90为5μm。
第三步，将过筛后的粉体，加入银粉进行湿法混合，并加入聚乙二醇胶体。湿混溶液介质可以选择丙酮，比例为粉体总重量(Kg)/溶液体积(L)＝1:5，粉体总重量/钢球总重量＝1:10，转速为300转/分钟，时间为2小时。
第四步，将湿混后的粉体进行烘干和造粒。烘干温度在50℃，时间4小时，造粒筛网30目。
第五步，将造粒后粉体进行成型，尺寸为13mm×10mm×1.3mm，单重为1.4g。
第六步，将成型后坯体进行脱胶和熔渗。脱胶温度350℃，时间10小时，H2保护气氛。熔渗温度在1200℃，时间2小时，H2气体保护。熔渗时，加入渗片重量0.186g，熔渗后最终银含量为25wt％。
第七步，将熔渗后产品进行破碎，破碎后粉体过筛80目。
第八步，将得到Ag-WC或Ag-WC-W复合粉体，和银粉、石墨粉体、进行二次混粉，石墨粉体为纤维石墨，总银含量65wt％，石墨含量1wt％，石墨粒度为50μm，银粉粒度为30μm。
第九步，将二次混粉后的粉体进行烧结造粒，温度750℃，气氛为氮氢混合气体，时间5小时。
第十步，将造粒粉体后进行压制成型。
第十一步，将成型后坯体进行烧结，温度900℃，气氛为氢气，时间10小时；
第十二步，将成型后坯体进行复压。
第十三步，将复压后坯体进行清洗和热处理，温度650℃，气氛为氮氢混合气体，时间3小时，得到多重结构组织增强的高性能Ag65WC-W-C1电接触材料。
本实施例最终获得多重结构组织增强的高性能Ag65WC-W-C1电接触材料，其中，多重结构组织包括“鹅卵石”状组织和“均匀弥散”组织，其比例T为2.425。此材料电阻率由上至下，由3.7μΩ·cm降低至3.1μΩ·cm；电寿命提高15％，温升降低10％。
实施例三
以制备Ag75WCC3.5(银含量75wt％)电触头材料为例
第一步，将银粉(D90＝100μm)3wt％、WC粉(D90＝10μm)95wt％，Co粉(D90＝10μm)2wt％进行高能球磨，不含W粉；高能球磨转速为150转/分钟，球磨时间4小时，球料比5:1。
第二步，将第一步获得的复合粉体与银粉进行混粉。混粉转速在100转/分钟，时间为30小时,总银含量为30％，银粉粒度D90为100nm。
第三步，将过筛后的粉体，加入银粉进行湿法混合，并加入聚乙二醇胶体。湿混溶液介质可以选择丙酮，比例为粉体总重量(Kg)/溶液体积(L)＝1:1，粉体总重量/钢球总重量＝1:10，转速为200转/分钟，时间为12小时。
第四步，将湿混后的粉体进行烘干和造粒。烘干温度在100℃，时间1小时，造粒筛网100目。
第五步，将造粒后粉体进行成型，尺寸20mm×10mm×2.0mm，单重1.6g。
第六步，将成型后坯体进行脱胶和熔渗。脱胶温度450℃，时间8小时，气氛为氮氢混合气体。熔渗温度在1060℃，时间5小时，气氛为氢氮混合气体保护。熔渗时，加入银渗片重量0.26g，熔渗后最终银含量为40wt％。
第七步，将熔渗后产品进行破碎，破碎后粉体过筛100目。
第八步，将得到Ag-WC或Ag-WC-W复合粉体，和银粉、石墨粉体、进行二次混粉，石墨粉体为鳞片状石墨，总银含量75wt％，石墨含量3.5wt％，石墨粒度20μm，银粉粒度10μm。
第九步，将二次混粉后的粉体进行烧结造粒，温度600℃，气氛为氢气，时间4小时。
第十步，将造粒粉体后进行压制成型。
第十一步，将成型后坯体进行烧结，温度880℃，气氛为氮氢混合气体，时间6小时。
第十二步，将成型后坯体进行复压。
第十三步，将复压后坯体进行清洗和热处理，温度550℃，气氛为氢气，时间3小时，得到多重结构组织增强的高性能Ag75WCC3.5电接触材料。
本实施例最终获得多重结构组织增强的高性能Ag75WCC3.5电接触材料，其中，其中多重结构组织包括“鹅卵石”状组织和“均匀弥散”组织，其比例T为0.689。此材料电阻率有上至下，由3.5μΩ·cm降低至2.7μΩ·cm；电寿命提高12％，温升降低9％。
采用本发明上述实施例1-3制备的特殊组织增强的高性能AgWCC电触头材料，其内部组织呈现两种状态：熔渗法“鹅卵石”组织、混粉法WC(WC加W)“均匀弥散”组织(如图1a、图1b)。其中“鹅卵石”组织具有熔渗法AgWC高耐烧性、高致密性、低电阻等特点；WC(WC加W)弥散分布组织具有传统混粉-成型-烧结材料高抗熔焊、较好形成性等特征。该混粉法AgWCC电接触材料兼有熔渗材料和粉末法材料特性，电阻率较低，且有较高致密性、材料分断性能较高，具有较高的电寿命。
实施例四
以制备Ag75WCC3.5(银含量75wt％)电触头材料为例
第一步，将银粉(D90＝80μm)5wt％、WC粉(D90＝10μm)95wt％，Co粉(D90＝10μm)1wt％进行高能球磨，不含W粉；高能球磨转速为250转/分钟，球磨时间2小时，球料比5:1。
第二步，将第一步获得的复合粉体与银粉进行混粉。混粉转速在20转/分钟，时间为30小时,总银含量为15wt％，银粉粒度D90为100nm。
第三步，将过筛后的粉体，加入银粉进行湿法混合，并加入聚乙二醇胶体。湿混溶液介质可以选择丙酮，比例为粉体总重量(Kg)/溶液体积(L)＝1:1，粉体总重量/钢球总重量＝1:10，转速为200转/分钟，时间为12小时。
第四步，将湿混后的粉体进行烘干和造粒。烘干温度在100℃，时间1小时，造粒筛网80目。
第五步，将造粒后粉体进行成型，尺寸10mm×10mm×2.0mm，单重1.2g。
第六步，将成型后坯体进行脱胶和熔渗。脱胶温度450℃，时间8小时，气氛为氮氢混合气体。熔渗温度在930℃，时间2小时，气氛为氢氮混合气体保护。熔渗时，不加入银渗片，熔渗后最终银含量保持不变为15wt％，熔渗后产品完全致密，内部孔隙完全被银填充。
第七步，将熔渗后产品进行破碎，破碎后粉体过筛100目。
第八步，将得到Ag-WC或Ag-WC-W复合粉体，和银粉、石墨粉体、进行二次混粉，石墨粉体为鳞片状石墨，总银含量75wt％，石墨含量3.5wt％，石墨粒度20μm，银粉粒度10μm。
第九步，将二次混粉后的粉体进行烧结造粒，温度600℃，气氛为氢气，时间4小时。
第十步，将造粒粉体后进行压制成型。
第十一步，将成型后坯体进行烧结，温度870℃，气氛为氮氢混合气体，时间6小时。
第十二步，将成型后坯体进行复压。
第十三步，将复压后坯体进行清洗和热处理，温度550℃，气氛为氢气，时间3小时，得到组织增强的高性能Ag75WCC3.5电接触材料。
本实施例最终获得组织增强的高性能Ag75WCC3.5电接触材料，其中，全部为“均匀弥散”组织。此材料电阻率由上至下，由3.5μΩ·cm降低至3.2μΩ·cm；电寿命提高7％，温升降低2％。
实施例五
以制备Ag75WCC3.5(银含量75wt％)电触头材料为例
第一步，将银粉(D90＝100μm)3.5wt％、WC粉(D90＝10μm)95wt％，Ni粉(D90＝10μm)2wt％进行高能球磨，不含W粉；高能球磨转速为150转/分钟，球磨时间4小时，球料比5:1。
第二步，将第一步获得的复合粉体与银粉进行混粉。混粉转速在100转/分钟，时间为30小时,总银含量为10％，银粉粒度D90为100nm。
第三步，将过筛后的粉体，加入银粉进行湿法混合，并加入聚乙二醇胶体。湿混溶液介质可以选择丙酮，比例为粉体总重量(Kg)/溶液体积(L)＝2:1，粉体总重量/钢球总重量＝1:10，转速为200转/分钟，时间为12小时。
第四步，将湿混后的粉体进行烘干和造粒。烘干温度在100℃，时间1小时，造粒筛网100目。
第五步，将造粒后粉体进行成型，尺寸10mm×10mm×2.0mm，单重1.0g。
第六步，将成型后坯体进行脱胶和熔渗。脱胶温度450℃，时间8小时，气氛为氮氢混合气体。熔渗温度在1160℃，时间5小时，气氛为氢氮混合气体保护。熔渗时，加入银渗片重量0.082g，熔渗后最终银含量为16.82wt％，熔渗后产品完全致密，内部孔隙完全被银填充。
第七步，将熔渗后产品进行破碎，破碎后粉体过筛100目。
第八步，将得到Ag-WC或Ag-WC-W复合粉体，和银粉、石墨粉体、进行二次混粉，石墨粉体为鳞片状石墨，总银含量75wt％，石墨含量3.5wt％，石墨粒度20μm，银粉粒度10μm。
第九步，将二次混粉后的粉体进行烧结造粒，温度600℃，气氛为氢气，时间4小时。
第十步，将造粒粉体后进行压制成型。
第十一步，将成型后坯体进行烧结，温度880℃，气氛为氮氢混合气体，时间5小时。
第十二步，将成型后坯体进行复压。
第十三步，将复压后坯体进行清洗和热处理，温度550℃，气氛为氢气，时间3小时，得到组织增强的高性能Ag75WCC3.5电接触材料。
本实施例最终获得组织增强的高性能Ag75WCC3.5电接触材料，其中，全部为“鹅卵石”状组织。此材料电阻率由上至下，由3.5μΩ·cm降低至2.2μΩ·cm；电寿命提高5％，温升降低5％。
上述实施例4-5制备的是全部为“鹅卵石”状组织或“均匀弥散”组织的实施例。
根据上述实施例可以看出，本发明与以往传统材料的粉末冶金压粉烧结法制备AgWCC的方法有显著不同，本发明上述实施例步骤是：首先对制备WC或W粉表面包覆添加物的复合粉体，再进行一次混粉、湿混、烘干造粒，成型、脱胶和熔渗、然后破碎，二次混粉、烧结造粒、压制成型、烧结、复压、退火。这里的成型致密性和熔渗程度可以调控，其中：
当最终AgWCC电接触材料中“鹅卵石”组织比例要求较高时(如图2)，成型需要致密(成型密度高)或熔渗添加渗片银量要多；当成型致密后或者熔渗加入渗片银量较多时，熔渗后产品中内部形成致密组织占比较高，外层多孔组织占比较少，如图3；经过破碎后，外层多孔组织完全成为颗粒粉末状，而内部致密性较高熔渗组织，则保持一定尺度颗粒(最终产品AgWCC中“鹅卵石”状组织)；
当最终AgWCC电接触材料中“均匀弥散”组织比例要求较高时(如图4)，成型需要疏松(成型密度较低)或熔渗添加渗片银量要少；当成型坯体疏松或者熔渗加入渗片银量较少时，熔渗后产品中内部形成致密组织占比较低，多孔组织占比较高，熔渗后坯体呈现“灰色”坯体，如图5；破碎后外层多孔组织大量呈现较细腻粉末、内层致密熔渗组织经过破碎后仍然保持一定颗粒尺寸，最终产品形成“均匀弥散”组织比例较高AgWCC，如图4。
当然，最终AgWCC电接触材料的特殊组织可以是上述“鹅卵石”状组织和“均匀弥散”组织，也可以是“鹅卵石”状组织或“均匀弥散”组织。最终产品AgWCC电接触材料组织需求是依据成型致密性和熔渗程度两者相互协同调配来实现的。
综上，本发明上述实施例可以通过综合调控不同结构组织比例，实现增强相关键性能参量在材料内部相互补充、相互协同增强效果，该方法操作方便，成本低廉，对设备无特殊要求。在采用本发明方法制备的银基电触头的实施例中，内部组织呈现一种或两种特殊结构组织特性，且产品电阻电阻率较低，致密性较高，保障了开关在使用过程中整体接触电阻稳定性，且温升稳定/较低，开关寿命有较大的提高。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (6)

1.一种特殊组织结构的高性能AgWCC电接触材料的制备方法，其特征在于，包括：
S1，将增强相WC粉或WC粉和W粉、少量银粉、添加物粉体X高能球磨，制备成WC粉表面包覆银和添加物的复合粉体，其中X为一切能够与增强相浸润，且不能与银无限互熔元素；所述高能球磨，其中：银粉含量为0.5%~5%，添加物粉体X含量为0.5~5%，余量为WC或者WC粉和W粉；当采用WC粉和W粉时，W粉与WC粉的重量比在0~1之间；
S2，将S1获得的复合粉体与银粉进行第一次混粉，然后进行湿法造粒和成型，成型后坯体依次进行脱胶、熔渗，将熔渗后产品进行破碎，得到Ag-WC或Ag-WC-W复合粉体；所述第一次混粉，其中：银粉含量为10%~30%，其余为S1获得的复合粉体；
S3，将得到的Ag-WC或Ag-WC-W复合粉体和银粉、石墨粉体进行二次混粉，然后进行烧结造粒和成型，成型后坯体依次进行烧结、复压，复压后坯体进行热处理，得到组织增强的AgWCC电接触材料，其中包括“鹅卵石”状组织和/或“均匀弥散”组织；所述二次混粉，其中：总银含量65wt%~85wt%、WC粉或者W粉和WC粉的含量12wt%~31.5wt%，石墨粉体含量1.0wt%~3.5wt%；
所述AgWCC电接触材料，其中“鹅卵石”状组织、“均匀弥散”组织占比，通过S2中成型的致密性和/或S2中熔渗的程度调配来实现的：
当S2中成型密度低时，最终得到的AgWCC电接触材料的外层多孔组织多，内层致密组织少，破碎造粒后，多孔组织形成弥散组织，内层致密组织形成“鹅卵石”状组织；相反，当成型密度较高时，最终得到的AgWCC电接触材料的外层多孔组织较少，内层致密组织较多，破碎造粒后，多孔组织形成弥散组织，内层致密组织形成“鹅卵石”状组织；
同样的，当熔渗的程度高，熔渗后产品中内部形成致密组织占比较高，外层多孔组织占比较少；当熔渗的程度低，熔渗后产品中内部形成致密组织占比低，多孔组织占比高，破碎造粒后，多孔组织形成弥散组织，内层致密组织形成“鹅卵石”状组织。
2.根据权利要求1所述的AgWCC电接触材料的制备方法，其特征在于，S2中：
所述湿法造粒，包括：
将第一次混粉后的粉体进行湿法混合，并加入胶体；
将湿法混合后的粉体进行烘干造粒。
3.根据权利要求1所述的AgWCC电接触材料的制备方法，其特征在于，S2中：
所述成型，其中成型致密性依据最终AgWCC电接触材料中多重结构组织中每种组织占比计算获得。
4.根据权利要求3所述的AgWCC电接触材料的制备方法，其特征在于，S2中：
所述熔渗是加纯银渗片，熔渗采用连续炉熔渗，温度在930℃-1200℃之间，H2或氢氮混合气体保护，熔渗后总Ag含量控制在15wt%~40wt%。
5.根据权利要求1所述的AgWCC电接触材料的制备方法，其特征在于，S3中：
所述石墨粉体为胶体石墨、纤维石墨、鳞片状石墨粉体中任一种。
6.一种AgWCC电接触材料，其特征在于：采用权利要求1-5任一项方法制备得到。
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