CN110499435A - 一种银基电接触材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种银基电接触材料及其制备方法。涉及使用注射成形工艺对银基电接触材料进行制备。银基电接触材料化学成分(质量分数，下同)为85～95银(Ag)，0.5～3氧化铌(Nb2O5)，余量为三元层状导电陶瓷(MAX)。所述的三元层状导电陶瓷为Ti3SiC2、Ti3AlC2、Ti2SnC中至少一种。本发明包括以下工艺步骤：(1)球磨混粉：(2)混炼：复合粉末与粘结剂混炼制得喂料；(3)注射成形：喂料进行注射成形得到坯件；(4)脱脂和烧结；(5)锭坯经热挤压、室温拉拔并配以中间退火加工成银基电接触材料丝材。使用该方法制备的银基电接触材料组织均匀、电阻率低、抗电弧侵蚀能力强、电寿命长。

Description

一种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，特别是涉及银基电接触材料的注射成形制备方法。
背景技术
银基电接触材料，包括银-金属系、银-石墨系及银-氧化物系等，具有良好的导电导热性、稳定的接触电阻、良好的可焊性、优异的耐电弧侵蚀性等，在墙壁开关、插座、继电器、接触器、微电机等领域获得了广泛的应用。随着电工行业的发展，对银基电接触材料的加工性能、耐电弧侵蚀性能、长时间工作可靠性能等提出了更高的要求。目前，粉末冶金法是制备银基电接触材料常用方法，其优点在于能保证材料成分配比的正确性和均匀性。根据氧化铌及三元层状导电陶瓷的特点，采用传统的粉末冶金成形工艺(筛选→机械混粉→压制成形→烧结→轧制或挤压→成品)，由于微细粉末容易团聚，容易造成材料组织局部团聚、烧结性能较差、致密度偏低，材料的塑性和延性差，难以进行大变形的加工，材料的电阻率高、抗电弧侵蚀能力弱、电寿命不稳定。
注射成形工艺是将金属粉末与以高分子聚合物为基的粘结剂进行混料、制粒，获得复合颗粒。复合颗粒在注射成形机内呈加热塑化状态，具有良好的流变性，在压力作用下到达形状复杂的模腔内，固化成生坯。采用加热分解方法将成形坯中的粘结剂脱除，再通过高温烧结致密化成所需形状、尺寸的产品。注射成形工艺具有自动化程度高、材料的利用率高、材料适应范围广、生产成本低等优点。
采用注射成形工艺制备银基电接触材料未见文献报道。
发明内容
本发明提供了一种银基电接触材料，所述银基电接触材料成分为85～95银，0.5～3氧化铌，余量为三元层状导电陶瓷。所述的三元层状导电陶瓷为Ti3SiC2、Ti3AlC2、Ti2SnC中至少一种。本发明同时提供了该银基电接触材料的制备方法，该方法生产成本低、材料的利用率高、自动化程度高，能够获得具有组织均匀、电阻率低、抗电弧侵蚀能力强、电寿命长的银基电接触材料。
本发明技术方案如下：
一种银基电接触材料，其化学成分为：85～95银，0.5～3氧化铌，余量为三元层状导电陶瓷。所述的三元层状导电陶瓷为Ti3SiC2、Ti3AlC2、Ti2SnC中至少一种。本发明一种银基电接触材料的制备方法，按下述工艺步骤进行制备：
(1)球磨混粉：将银粉、氧化铌粉末、三元层状导电陶瓷粉末按上述成分配比称重后置于球磨机中机械混粉制得复合粉末，球磨介质为氧化锆磨球，球料质量比为4:1，混粉时间为25～35h；
(2)混炼：复合粉末与粘结剂置于混炼机中加热混炼制得喂料，复合粉末与粘结剂的质量比为10:1，混炼温度为100～200℃，混炼时间为3～8h；
(3)注射成形：喂料进行注射成形得到坯件，注射压力为100～150MPa、注射温度为130～160℃、注射速度为30～50g/s；
(4)脱脂和烧结：坯件进行真空热脱脂和烧结得到锭坯，真空热脱脂工艺为室温→150℃(升温速率2～5℃/min，保温时间30～60min)，150→350℃(升温速率1～2℃/min，保温时间60～120min)，350→500℃(升温速率1～2℃/min，保温时间30～60min)，500℃→室温(随炉冷却)，真空度小于1×10-2Pa。烧结工艺为高纯氩气保护烧结，烧结温度800～900℃，烧结时间8～10h；
(5)锭坯经热挤压、室温拉拔并配以中间退火加工成丝材。对锭坯进行热挤压，热挤压温度800～850℃，对热挤压后的线材进行室温拉拔并配以中间退火加工成银基电接触材料丝材，中间退火温度400～550℃，退火时间2～4h。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现：
前述的一种银基电接触材料的制备方法，其中，所选用的粘结剂成分为(质量分数，下同)：45～50石蜡，15～20聚乙二醇，5～10聚乙烯，5～8聚丙烯，余量为硬脂酸。
与现有技术相比，本发明具有复杂坯件可近终成形、原料粉末利用率高、生产成本低、适合大批量生产等优点。
具体实施方式
本发明银基电接触材料化学成分(质量分数，下同)为85～95银(Ag)，0.5～3氧化铌(Nb2O5)，余量为三元层状导电陶瓷(MAX)。所述的三元层状导电陶瓷为Ti3SiC2、Ti3AlC2、Ti2SnC中至少一种。包括以下工艺步骤：(1)球磨混粉：将银粉、氧化铌粉末、三元层状导电陶瓷粉末按上述成分配比称重后置于球磨机中机械混粉制得复合粉末；(2)混炼：复合粉末与粘结剂混炼制得喂料；(3)注射成形：喂料进行注射成形得到坯件；(4)脱脂和烧结：坯件进行真空热脱脂和烧结得到锭坯；(5)锭坯经热挤压、室温拉拔并配以中间退火加工成银基电接触材料丝材。
本发明的银基电接触材料具体实施例为：材料的电阻率、电寿命、抗拉强度如表1所示。
表1材料的技术性能指标

Claims (5)

1.一种银基电接触材料，其特征在于其化学成分质量百分比为：85～95银，0.5～3氧化铌，余量为三元层状导电陶瓷，所述的三元层状导电陶瓷为Ti3SiC2、Ti3AlC2、Ti2SnC中至少一种。
2.根据权利要求1所述银基电接触材料，其特征在于：所述化学成分质量百分比为：95银，0.5氧化铌，余量为三元层状导电陶瓷，所述的三元层状导电陶瓷为Ti3SiC2、Ti3AlC2、Ti2SnC中至少一种。
3.根据权利要求1所述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)球磨混粉：将银粉、氧化铌粉末、三元层状导电陶瓷粉末按其化学成分质量百分比为：85～95银，0.5～3氧化铌，余量为三元层状导电陶瓷，所述的三元层状导电陶瓷为Ti3SiC2、Ti3AlC2、Ti2SnC中至少一种配比称重后，置于球磨机中机械混粉制得复合粉末，球磨介质为氧化锆磨球，球料质量比为4:1，混粉时间为25～35h；
(2)混炼：复合粉末与粘结剂置于混炼机中加热混炼制得喂料，复合粉末与粘结剂的质量比为10:1，混炼温度为100～200℃，混炼时间为3～8h；
(3)注射成形：喂料进行注射成形得到坯件，注射压力为100～150MPa、注射温度为130～160℃、注射速度为30～50g/s；
(4)脱脂和烧结：坯件进行真空热脱脂和烧结得到锭坯，真空热脱脂工艺为室温→150℃，升温速率2～5℃/min，保温时间30～60min，150→350℃升温速率1～2℃/min，保温时间60～120min，350→500℃，升温速率1～2℃/min，保温时间30～60min，500℃→室温，随炉冷却，真空度小于1×10-2Pa；烧结工艺为高纯氩气保护烧结，烧结温度800～900℃，烧结时间8～10h；
(5)锭坯经热挤压、室温拉拔并配以中间退火加工成丝材：对锭坯进行热挤压，热挤压温度800～850℃，对热挤压后的线材进行室温拉拔并配以中间退火加工成银基电接触材料丝材，中间退火温度400～550℃，退火时间2～4h。
4.据权利要求3所述银基电接触材料的制备方法，其特征在于：所选用的粘结剂成分质量分数为：45～50石蜡，15～20聚乙二醇，5～10聚乙烯，5～8聚丙烯，余量为硬脂酸。
5.据权利要求3所述银基电接触材料的制备方法，其特征在于：所述化学成分质量百分比为：95银，0.5氧化铌，余量为三元层状导电陶瓷，所述的三元层状导电陶瓷为Ti3SiC2、Ti3AlC2、Ti2SnC中至少一种。
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