CN111321315A - 一种电接触材料内氧化用隔离材料及其制备方法 - Google Patents

一种电接触材料内氧化用隔离材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了电接触材料内氧化用隔离材料及其制备方法，包括以下组分，以质量份数计：以MgO、Na2CO3和K2CO3的总份数为100份计，其中：MgO 50‑80份，Na2CO3≤50％份，K2CO3≤50份；其制备工艺为：MgO、Na2CO3、K2CO3粉末充分焙烧去除水分，在高速球磨设备中混合均匀，形成混合粉末并过筛，作为隔离材料应用于电接触材料内氧化过程中。与传统的隔离材料氧化铝粉相比，本发明采用的混合粉末易溶于稀酸或者水，电接触材料经过内氧化加工后表面残留的隔离材料可以充分清洗去除，不会残留杂质，改善了内氧化法银金属氧化物片状触头材料的焊接性能和接触性能。这种混合粉末隔离材料可以有效防止银金属氧化物触点材料内氧化过程中出现粘连，在高温下不会结块，可以重复利用，满足了批量化生产的要求。

Description

一种电接触材料内氧化用隔离材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种电接触材料内氧化用隔离材料及其制备方法,具体是内氧化法银金属氧化物电接触材料内氧化用隔离材料，尤其是应用于接触器领域的内氧化法银金属氧化物片状触点内氧化过程用隔离材料。
背景技术
目前低压电器行业中大多以银基材料作为电触头材料，而其中银金属氧化物触头材料由于其具有优良的抗电弧侵蚀性、抗熔焊性和低而稳定的接触电阻的综合电性能，在整个电触头材料体系中占有重要的地位。银金属氧化物触头材料主要的制备方法有内氧化法、预氧化法和粉末冶金法三种，在小电流等级，电触头的形态通常为铆钉触点，直接铆接在触桥上，而在32A以上的中大电流等级，电触头的形态通常为片状触点，需要焊接在触桥上。由于作为银基体弥散强化相的金属氧化物与铜和焊料之间的润湿性较差，银金属氧化物触点材料无法直接与铜触桥焊接，需要在焊接面附着一层纯银层，来保证焊缝位置的焊接强度和焊接面积，保证电接触过程中触桥与触头之间的连接强度和导电性能。
采用内氧化法制备银金属氧化物片状触点材料时，工业化生产过程中所采用的设备为管式氧化炉或者井式氧化炉，未氧化的片状触点半成品堆积在料舟中完成内氧化过程。纯银的软化温度很低，400℃以上时就会发生明显的软化，内氧化过程中的氧化温度通常在500～750℃之间，在高温下，堆叠的触点之间焊接银层互相接触时，由于银的软化会导致触点之间相互粘连，后续的加工过程中难以分离，影响成材率。为了解决银金属氧化物触点材料在内氧化过程中的粘连问题，通常的做法是增加粉末状的隔离材料，首先将待内氧化的片状触点与隔离材料粉末混合均匀，保持每一粒触点都被隔离材料粉末隔离包裹，然后将混合物料装入料舟中进行内氧化，内氧化完成后，过筛分离隔离材料粉末与银金属氧化物片状触点，隔离材料粉末继续循环使用。
目前，采用内氧化法制备银金属氧化物片状触头的过程中，常用的隔离材料为氧化铝粉，氧化铝粉具有良好的高温稳定性，熔点2980℃，在高温和高氧压下不与银以及作为弥散强化相的金属氧化物(例如CdO、SnO2、ZnO、CuO等)产生反应，也不会与不锈钢料舟产生反应；在高温下不会结块。但是，残留在触头表面的微量氧化铝粉很难清除干净，采用水洗、酸洗、抛光等处理手段难以彻底清除，影响银金属氧化物触头材料的焊接性能和接触性能。
因此，开发一种新的电接触材料内氧化用隔离材料，在满足内氧化过程使用要求的同时，确保后续的表面处理过程能够彻底清除触头表面残留的隔离材料，对于提高内氧化法银金属氧化物片状触头材料的焊接性能和接触性能，具有很重要的实际应用价值。
发明内容
为解决现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种电接触材料内氧化用隔离材料，减少内氧化法银金属氧化物片状触点材料加工过程中带来的表面杂质残留，提高内氧化法银金属氧化物片状触点材料的焊接性能和接触性能。
另外，本发明还提供一种电接触材料内氧化用隔离材料的制备方法。
为实现上述目的，本发明的第一个方面是提供一种电接触材料内氧化用隔离材料，其技术方案是包括以下组分，以质量份数计：
以MgO、Na2CO3和K2CO3的总份数为100份计，其中：MgO 50-80份，Na2CO3≤50％份，K2CO3≤50份；
所述的MgO粒度80～200目；所述的Na2CO3粒度80～200目；所述的K2CO3粒度80～200目。
进一步设置是所述的MgO纯度≥99％，所述的Na2CO3纯度≥99.5％，所述的K2CO3纯度≥99.5％。
本发明还提供一种如所述的电接触材料内氧化用隔离材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)MgO、Na2CO3、K2CO3粉末充分焙烧去除水分；
(2)MgO、Na2CO3、K2CO3粉末在高速球磨设备中混合均匀，形成混合粉末；
(3)混合粉末过筛，获得电接触材料内氧化用隔离材料。
进一步设置是步骤(2)中，原材料粉末在高速球磨设备中的混合工艺如下：球磨时间3～6h，球料比2:1～5:1，转速30～60转/min。
本发明的创新机理和有益效果是：
本发明人经过对电接触材料内氧化的深入研究，发现作为隔离材料粉末，必须同时满足以下条件：
(1)耐高温，熔点≥800℃；
(2)性能稳定，在高温和高氧压下不与银和银基体中的金属氧化物产生反应，不与不锈钢料舟产生反应；
(3)隔离材料粉末在高温下不易结块，可循环利用；
(4)内氧化后残留在触点表面的隔离材料粉末容易清洗去除，不会影响触头与触桥之间的焊接强度，以及触头与触头之间接触过程中的导电性能。
本申请通过上述组分的隔离材料，与传统的隔离材料氧化铝粉相比，具有以下突出的技术效果：
1、减少内氧化用隔离材料在触头表面的残留。本发明采用了MgO和Na2CO3、K2CO3的混合粉末作为隔离材料，结合了Na2CO3、K2CO3易溶于水，MgO易溶于稀酸的特性，确保内氧化后触头表面残留的微量隔离材料在表面处理过程中的酸洗和水洗环节可以被充分去除，改善了内氧化法银金属氧化物片状触头材料的焊接性能和接触性能。
2、解决碳酸盐作为隔离材料时高温结块问题。本发明采用了氧化物和碳酸盐的混合粉末作为隔离材料，经过球磨处理使氧化物和碳酸盐充分混合，在内氧化过程中不会出现隔离材料结块，使隔离材料可以重复利用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为采用氧化铝粉作为隔离材料，触头经过内氧化和表面处理之后表面图片，黑点为氧化铝粉残留。
图2为采用实施实例三混合粉末作为隔离材料，触头经过内氧化和表面处理之后表面图片，未发现残留杂质。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
实施例一：
a)取25kg的MgO粉，MgO纯度≥99％，粒度80～200目；取25kg的Na2CO3粉，Na2CO3纯度≥99.5％，粒度80～200目；
b)MgO粉800℃焙烧2h，Na2CO3粉300℃焙烧2h，去除水分；
c)MgO粉和Na2CO3粉末在高速球磨设备中混合均匀，形成混合粉末，其中球磨时间6h，球料比5:1，转速60转/min；
d)混合粉末过筛80目，作为隔离材料应用于电接触材料内氧化过程中。
实施例二：
a)取40kg的MgO粉，MgO纯度≥99％，粒度80～200目；取10kg的K2CO3粉，K2CO3纯度≥99.5％，粒度80～200目；
b)MgO粉800℃焙烧2h，K2CO3粉200℃焙烧2h，去除水分；
c)MgO粉和K2CO3粉末在高速球磨设备中混合均匀，形成混合粉末，其中球磨时间3h，球料比2:1，转速30转/min；
d)混合粉末过筛80目，作为隔离材料应用于电接触材料内氧化过程中。
实施例三：
a)取25kg的MgO粉，MgO纯度≥99％，粒度80～200目；取12.5kg的Na2CO3粉，Na2CO3纯度≥99.5％，粒度80～200目；取12.5kg的K2CO3粉，K2CO3纯度≥99.5％，粒度80～200目；
b)MgO粉800℃焙烧2h，Na2CO3粉300℃焙烧2h，K2CO3粉200℃焙烧2h去除水分；
c)MgO粉、Na2CO3粉和K2CO3粉末在高速球磨设备中混合均匀，形成混合粉末，其中球磨时间4.5h，球料比3.5:1，转速45转/min；
d)混合粉末过筛80目，作为隔离材料应用于电接触材料内氧化过程中。
实验对照：
图1为采用氧化铝粉作为隔离材料，触头经过内氧化和表面处理之后表面图片，黑点为氧化铝粉残留。
图2为采用实施实例三混合粉末作为隔离材料，触头经过内氧化和表面处理之后表面图片，未发现残留杂质。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (4)

1.一种电接触材料内氧化用隔离材料，其特征在于包括以下组分，以质量份数计：
以MgO、Na2CO3和K2CO3的总份数为100份计，其中：MgO 50-80份，Na2CO3≤50％份，K2CO3≤50份；
所述的MgO粒度80～200目；所述的Na2CO3粒度80～200目；所述的K2CO3粒度80～200目。
2.根据权利要求1所述的一种电接触材料内氧化用隔离材料，其特征在于：所述的MgO纯度≥99％，所述的Na2CO3纯度≥99.5％，所述的K2CO3纯度≥99.5％。
3.一种如权利要求1-2之一所述的电接触材料内氧化用隔离材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)MgO、Na2CO3、K2CO3粉末充分焙烧去除水分；
(2)MgO、Na2CO3、K2CO3粉末在高速球磨设备中混合均匀，形成混合粉末；
(3)混合粉末过筛，获得电接触材料内氧化用隔离材料。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，原材料粉末在高速球磨设备中的混合工艺如下：球磨时间3～6h，球料比2:1～5:1，转速30～60转/min。
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