CN111961911A - 高抗熔焊性能银基电接触材料的制备方法 - Google Patents

高抗熔焊性能银基电接触材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高抗熔焊性能银基电接触材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将银粉、铜粉、钨粉过筛，制得银铜钨混合粉；（2）将步骤（1）制得的银铜钨混合粉和石墨烯粉、碳化钼粉、碳酸铷粉混合，制得银‑铜‑钨‑石墨烯‑碳化钼‑碳酸铷混合粉；（3）将步骤（2）制得的混合粉在冷等静压机上，在压力为200‑300MPa下，保压时间为15‑32S压制成锭，制得银‑铜‑钨‑石墨烯‑碳化钼‑碳酸铷锭子；（4）将步骤（3）制得的锭子在氮气保护下，在680‑720℃下烧结1.2‑1.6h，经挤压成丝材并冷镦制打铆钉触点，制得银基电接触材料。本发明的银基电接触材料在较大等级电流下具有良好的抗熔焊性能，能满足应用需求。

Description

高抗熔焊性能银基电接触材料的制备方法
技术领域
本发明属于电接触材料制备技术领域，具体涉及高抗熔焊性能银基电接触材料的制备方法。
背景技术
在电触头领域，银基电触头材料在小电流条件下抗电弧烧损能力优良，接触电阻低且稳定。而在较大电流等级条件下，则体现出较差的抗熔焊性能和抗电弧烧损性能，难以满足使用要求。
因而增强银基材料在较大电流等级下的抗熔焊性和抗电弧烧损能力，就具有重要的实际应用价值。
通过检索，部分专利已有在这方面进行改良，例如：
（1）专利CN101127253B公开了一种银镍导电陶瓷电触头材料及其制备方法，通过导电陶瓷和稀土的添加来改良电触头的抗电弧烧损能力。
（2）专利CN200910196278.X公开了一种纤维AgNi电触头材料及其制备方法，主要是通过镦粗和多次挤压处理来达到细化晶粒，以改善材料组织的手段来改善材料性能。
（3）申请专利CN107740019A公开了一种细晶银基电接触材料及其制备方法，制得的银基电接触材料存在着抗熔焊性能差，无法满足应用需求的问题。
发明内容
本发明提供一种高抗熔焊性能银基电接触材料的制备方法，以解决如何提高抗熔焊性能，满足应用需求的问题。
为了解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种高抗熔焊性能银基电接触材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将银粉85-170份、铜粉9-17份、钨粉5-8份过100-200目筛，制得银铜钨混合粉；
（2）将步骤（1）制得的银铜钨混合粉和石墨烯粉0.1-0.3份、碳化钼粉3-5份、碳酸铷粉4-7份混合，制得银-铜-钨-石墨烯-碳化钼-碳酸铷混合粉；
（3）将步骤（2）制得的银-铜-钨-石墨烯-碳化钼-碳酸铷混合粉在冷等静压机上，在压力为200-300MPa下，保压时间为15-32S压制成锭，制得银-铜-钨-石墨烯-碳化钼-碳酸铷锭子；
（4）将步骤（3）制得的银-铜-钨-石墨烯-碳化钼-碳酸铷锭子在氮气保护下，在680-720℃下烧结1.2-1.6h，经挤压成丝材，丝材用于冷镦制打铆钉触点，制得高抗熔焊性能银基电接触材料。
优选地，步骤（1）中所述银粉的粒度为0.2-8.7μm。
优选地，步骤（1）中所述铜粉的粒度为0.8-13.4μm。
优选地，步骤（1）中所述钨粉的粒度为0.4-10.9μm。
优选地，步骤（2）中所述石墨烯粉的粒度为1.6-14.2μm。
优选地，步骤（2）中所述碳化钼粉的粒度为0.5-8.8μm。
优选地，步骤（2）中所述碳酸铷粉的粒度为0.6-7.2μm。
优选地，步骤（2）中将制得的银铜钨混合粉和石墨烯粉0.1-0.3份、碳化钼粉3-5份、碳酸铷粉4-7份在犁铲式混粉机中混合2-4h。
优选地，步骤（3）中所述银-铜-钨-石墨烯-碳化钼-碳酸铷锭子的直径为60-100mm。
优选地，步骤（4）中所述丝材的规格为Ф4mm-Ф6mm。
本发明具有以下有益效果：
（1）本发明采用铜、钨替代银，可以起到一定的节银效果，进而极大降低生产成本。
（2）本发明利用石墨烯的抗熔焊性，能够极大减少银基电接触材料在接触过程中的熔焊倾向，从而降低了熔焊力。碳化钼能进一步提高银基电接触材料的抗熔焊性能，降低电接触过程中触点间的熔焊倾向，降低了熔焊力。碳酸铷在制备银基电接触材料中能提高导电性能和热电性能，进而降低熔焊力抗熔焊性能。在制备银基电接触材料中添加石墨烯粉、碳化钼粉、碳酸铷粉，三者相互配合，起到了协同作用，协同降低了熔焊力，可明显提高银基电接触材料在25A以上电流等级下使用时的抗熔焊能力，可满足交流接触器和继电器的应用需求。
（3）本发明制得的银基电接触材料的熔焊力平均值明显低于现有技术制得的银基电接触材料的熔焊力平均值，至少低于46.35%；同时本发明制得的银基电接触材料的熔焊力平均值≤4.29g，说明本发明的高抗熔焊性能银基电接触材料的熔焊力很小，能增强银基材料在较大电流等级下的抗熔焊性能。
（4）本发明制备工艺简单，生产周期短，材料利用率高，适合大规模化生产，可大力推广应用。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
在实施例中，所述高抗熔焊性能银基电接触材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将银粉85-170份、铜粉9-17份、钨粉5-8份过100-200目筛，制得银铜钨混合粉；
所述银粉的粒度为0.2-8.7μm；
所述铜粉的粒度为0.8-13.4μm；
所述钨粉的粒度为0.4-10.9μm；
（2）将步骤（1）制得的银铜钨混合粉和石墨烯粉0.1-0.3份、碳化钼粉3-5份、碳酸铷粉4-7份在犁铲式混粉机中混合2-4h，制得银-铜-钨-石墨烯-碳化钼-碳酸铷混合粉；
所述石墨烯粉的粒度为1.6-14.2μm；
所述碳化钼粉的粒度为0.5-8.8μm；
所述碳酸铷粉的粒度为0.6-7.2μm；
（3）将步骤（2）制得的银-铜-钨-石墨烯-碳化钼-碳酸铷混合粉在冷等静压机上，在压力为200-300MPa下，保压时间为15-32S压制成锭，制得直径为60-100mm的银-铜-钨-石墨烯-碳化钼-碳酸铷锭子；
（4）将步骤（3）制得直径为60-100mm的银-铜-钨-石墨烯-碳化钼-碳酸铷锭子在氮气保护下，在680-720℃下烧结1.2-1.6h，经挤压成规格为Ф4mm-Ф6mm的丝材，丝材用于冷镦制打铆钉触点，制得高抗熔焊性能银基电接触材料。
下面通过更具体实施例对本发明进行说明。
实施例1
一种高抗熔焊性能银基电接触材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将银粉132份、铜粉14份、钨粉6份过200目筛，制得银铜钨混合粉；
所述银粉的粒度为0.5-8.2μm；
所述铜粉的粒度为0.8-13.1μm；
所述钨粉的粒度为0.7-10.6μm；
（2）将步骤（1）制得的银铜钨混合粉和石墨烯粉0.2份、碳化钼粉4份、碳酸铷粉5份在犁铲式混粉机中混合3h，制得银-铜-钨-石墨烯-碳化钼-碳酸铷混合粉；
所述石墨烯粉的粒度为1.9-13.9μm；
所述碳化钼粉的粒度为0.6-8.2μm；
所述碳酸铷粉的粒度为0.7-7.1μm；
（3）将步骤（2）制得的银-铜-钨-石墨烯-碳化钼-碳酸铷混合粉在冷等静压机上，在压力为300MPa下，保压时间为16S压制成锭，制得直径为80mm的银-铜-钨-石墨烯-碳化钼-碳酸铷锭子；
（4）将步骤（3）制得直径为80mm的银-铜-钨-石墨烯-碳化钼-碳酸铷锭子在氮气保护下，在700℃下烧结1.5h，经挤压成规格为Ф5mm的丝材，丝材用于冷镦制打铆钉触点，制得高抗熔焊性能银基电接触材料。
实施例2
一种高抗熔焊性能银基电接触材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将银粉87份、铜粉10份、钨粉5份过100目筛，制得银铜钨混合粉；
所述银粉的粒度为0.2-8.4μm；
所述铜粉的粒度为0.9-13.2μm；
所述钨粉的粒度为0.7-10.4μm；
（2）将步骤（1）制得的银铜钨混合粉和石墨烯粉0.1份、碳化钼粉3份、碳酸铷粉4份在犁铲式混粉机中混合2h，制得银-铜-钨-石墨烯-碳化钼-碳酸铷混合粉；
所述石墨烯粉的粒度为2.3-14.1μm；
所述碳化钼粉的粒度为0.6-8.2μm；
所述碳酸铷粉的粒度为0.8-6.5μm；
（3）将步骤（2）制得的银-铜-钨-石墨烯-碳化钼-碳酸铷混合粉在冷等静压机上，在压力为200MPa下，保压时间为32S压制成锭，制得直径为60mm的银-铜-钨-石墨烯-碳化钼-碳酸铷锭子；
（4）将步骤（3）制得直径为60mm的银-铜-钨-石墨烯-碳化钼-碳酸铷锭子在氮气保护下，在682℃下烧结1.6h，经挤压成规格为Ф4mm的丝材，丝材用于冷镦制打铆钉触点，制得高抗熔焊性能银基电接触材料。
实施例3
一种高抗熔焊性能银基电接触材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将银粉168份、铜粉16份、钨粉8份过200目筛，制得银铜钨混合粉；
所述银粉的粒度为0.5-7.9μm；
所述铜粉的粒度为1-12.3μm；
所述钨粉的粒度为0.9-9.8μm；
（2）将步骤（1）制得的银铜钨混合粉和石墨烯粉0.3份、碳化钼粉5份、碳酸铷粉7份在犁铲式混粉机中混合4h，制得银-铜-钨-石墨烯-碳化钼-碳酸铷混合粉；
所述石墨烯粉的粒度为1.8-14.1μm；
所述碳化钼粉的粒度为0.6-8.2μm；
所述碳酸铷粉的粒度为0.9-6.7μm；
（3）将步骤（2）制得的银-铜-钨-石墨烯-碳化钼-碳酸铷混合粉在冷等静压机上，在压力为300MPa下，保压时间为18S压制成锭，制得直径为100mm的银-铜-钨-石墨烯-碳化钼-碳酸铷锭子；
（4）将步骤（3）制得直径为100mm的银-铜-钨-石墨烯-碳化钼-碳酸铷锭子在氮气保护下，在720℃下烧结1.3h，经挤压成规格为Ф6mm的丝材，丝材用于冷镦制打铆钉触点，制得高抗熔焊性能银基电接触材料。
对比例1
与实施例1制备高抗熔焊性能银基电接触材料的方法基本相同，唯有不同的是制备原料中缺少石墨烯粉、碳化钼粉、碳酸铷粉。
对比例2
与实施例1制备高抗熔焊性能银基电接触材料的方法基本相同，唯有不同的是制备原料中缺少石墨烯粉。
对比例3
与实施例1制备高抗熔焊性能银基电接触材料的方法基本相同，唯有不同的是制备原料中缺少碳化钼粉。
对比例4
与实施例1制备高抗熔焊性能银基电接触材料的方法基本相同，唯有不同的是制备原料中缺少碳酸铷粉。
对比例5
采用中国专利申请文献“一种细晶银基电接触材料及其制备方法 （申请公布号：CN107740019A）”中实施例1的方法制备银基电接触材料。
将实施例1-3和对比例1-5制得的银基电接触材料制打整体铆钉规格R4×1+2×2mm，试验条件为：电压 220V，电流20A，交流阻性负载，在电性能模拟试验机上试验10万次后记录的参数以5000个点取熔焊力平均值，结果如下表所示。
实验项目 熔焊力平均值（g）
实施例1 3.82
实施例2 4.07
实施例3 4.29
对比例1 6.65
对比例2 4.52
对比例3 4.76
对比例4 4.38
对比例5 7.12
由上表可知：（1）由实施例1-3和对比例5的数据可见，实施例1-3制得的高抗熔焊性能银基电接触材料的熔焊力平均值明显低于对比例5（现有技术）制得的高抗熔焊性能银基电接触材料的熔焊力平均值，至少低于46.35%；同时由实施例1-3的数据可见，熔焊力平均值≤4.29g，说明本发明的高抗熔焊性能银基电接触材料的熔焊力很小，能增强银基材料在较大电流等级下的抗熔焊性能；另外实施例1为最优实施例。
（2）由实施例1和对比例1-4的数据可见，石墨烯粉、碳化钼粉、碳酸铷粉在制备高抗熔焊性能银基电接触材料中起到了协同作用，协同降低了熔焊力，这是：本发明利用石墨烯的抗熔焊性，能够极大减少银基电接触材料在接触过程中的熔焊倾向，从而降低了熔焊力。碳化钼能进一步提高银基电接触材料的抗熔焊性能，降低电接触过程中触点间的熔焊倾向，降低了熔焊力。碳酸铷在制备银基电接触材料中能提高导电性能和热电性能，进而降低熔焊力抗熔焊性能。在制备银基电接触材料中添加石墨烯粉、碳化钼粉、碳酸铷粉，三者相互配合，起到了协同作用，协同降低了熔焊力，可明显提高银基电接触材料在25A以上电流等级下使用时的抗熔焊能力，可满足交流接触器和继电器的应用需求。
以上内容不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种高抗熔焊性能银基电接触材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将银粉85-170份、铜粉9-17份、钨粉5-8份过100-200目筛，制得银铜钨混合粉；
（2）将步骤（1）制得的银铜钨混合粉和石墨烯粉0.1-0.3份、碳化钼粉3-5份、碳酸铷粉4-7份混合，制得银-铜-钨-石墨烯-碳化钼-碳酸铷混合粉；
（3）将步骤（2）制得的银-铜-钨-石墨烯-碳化钼-碳酸铷混合粉在冷等静压机上，在压力为200-300MPa下，保压时间为15-32S压制成锭，制得银-铜-钨-石墨烯-碳化钼-碳酸铷锭子；
（4）将步骤（3）制得的银-铜-钨-石墨烯-碳化钼-碳酸铷锭子在氮气保护下，在680-720℃下烧结1.2-1.6h，经挤压成丝材，丝材用于冷镦制打铆钉触点，制得高抗熔焊性能银基电接触材料。
2.根据权利要求1所述的高抗熔焊性能银基电接触材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述银粉的粒度为0.2-8.7μm。
3.根据权利要求1所述的高抗熔焊性能银基电接触材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述铜粉的粒度为0.8-13.4μm。
4.根据权利要求1所述的高抗熔焊性能银基电接触材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述钨粉的粒度为0.4-10.9μm。
5.根据权利要求1所述的高抗熔焊性能银基电接触材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述石墨烯粉的粒度为1.6-14.2μm。
6.根据权利要求1所述的高抗熔焊性能银基电接触材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述碳化钼粉的粒度为0.5-8.8μm。
7.根据权利要求1所述的高抗熔焊性能银基电接触材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述碳酸铷粉的粒度为0.6-7.2μm。
8.根据权利要求1所述的高抗熔焊性能银基电接触材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中将制得的银铜钨混合粉和石墨烯粉0.1-0.3份、碳化钼粉3-5份、碳酸铷粉4-7份在犁铲式混粉机中混合2-4h。
9.根据权利要求1所述的高抗熔焊性能银基电接触材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述银-铜-钨-石墨烯-碳化钼-碳酸铷锭子的直径为60-100mm。
10.根据权利要求1所述的高抗熔焊性能银基电接触材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述丝材的规格为Ф4mm-Ф6mm。
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