CN112853147A - 银基电接触材料及其制备方法 - Google Patents

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张�林
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Abstract

本发明涉及银基电接触材料及其制备方法，属于银基电接触材料制备领域。银基电接触材料，由以下的重量百分比的组分组成：负载CuO的碳纳米管1～7％，余量为Ag；其中，负载CuO的碳纳米管上，CuO的质量分数为5～10％。本发明制得的银基电接触材料硬度高，导电性能好，抗电弧腐蚀能力好。

Description

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及其制备方法，属于银基电接触材料制备领域。
背景技术
电接触元件是高低压开关电器核心部件，担负着电器接通、分段、导流、隔离等工作，其性能直接影响电器、电子等传导工作的整体可靠性、稳定性、精确性和使用寿命。电接触元件主要由电接触材料制成，电接触材料是影响开关电器触头系统工作可靠性的关键因素，它必须具有良好的导电、导热性及耐电弧烧损、抗熔焊、小的电磨损、低而稳定的接触电阻、不与使用介质起化学变化、有一定的强度和易于机械加工等通性。
银/石墨复合材料具有较低的接触电阻和良好的抗熔焊性能,是一种传统的电接触材料。但是由于银和石墨在导电、导热性以及耐磨性上的相互制约，限制了它的使用范围。
目前的研究发现，碳纳米管作为纤维增强体，加入到Ag/C电接触材料中，可以提高触头材料的硬度、导电率和抗电弧腐蚀能力。
而碳纳米管的添加量较多时，制备过程中碳纳米管易团聚，直接影响制备的电接触材料的硬度。
发明内容
本发明解决的第一个技术问题是提供一种硬度更高的银基电接触材料。
银基电接触材料，由以下的重量百分比的组分组成：负载CuO的碳纳米管1～7％，余量为Ag；其中，负载CuO的碳纳米管上，CuO的质量分数为5～10％。
在一种实施方式中，所述的银基电接触材料，由以下的重量百分比的组分组成：负载CuO的碳纳米管3～5％，余量为Ag。
在一种实施方式中，所述的银基电接触材料，由以下的重量百分比的组分组成：负载CuO的碳纳米管3％，余量为Ag。
在一种实施方式中，所述的银基电接触材料，负载CuO的碳纳米管上，CuO的质量分数为8～10％。
在一种实施方式中，所述的银基电接触材料，负载CuO的碳纳米管上，CuO的质量分数为10％。
本发明解决的第二个技术问题是提供一种银基电接触材料的制备方法。
银基电接触材料的制备方法，按以下步骤进行：
a、制备负载CuO的碳纳米管：将CuCl2、碳纳米管和水混合，加热至85～100℃，搅拌0.5～1h，然后加入氢氧化钠溶液，待反应完全后，对混合溶液进行固液分离，并干燥固体；将得到的固体置于300～400℃，保温时间1.5～5h，得到负载CuO的碳纳米管；
b、将负载CuO的碳纳米管和Ag混合，球磨1～3h，得到粉体；
c、将上述粉体进行真空热压烧结，其中，整个烧结过程炉内真空度低于1×10-2Pa。
在一种实施方式中，步骤b中，球磨3h。
在一种实施方式中，步骤c中，烧结温度为500～800℃。
在一种实施方式中，步骤c中，烧结温度为550℃，烧结时间为1h。
本发明的有益效果：
1、本发明制得的银基电接触材料硬度高，导电性能好，抗电弧腐蚀能力。
2、本发明制备方法流程短，生产成本低，容易产业化。
具体实施方式
本发明解决的第一个技术问题是提供一种硬度更高的银基电接触材料。
银基电接触材料，由以下的重量百分比的组分组成：负载CuO的碳纳米管1～7％，余量为Ag；其中，负载CuO的碳纳米管上，CuO的质量分数为5～10％。
其中，CuO均匀分布于基体中时，可以对合金起到强化作用，并且提高合金的强度、硬度、耐电蚀性能和抗熔焊性能。
碳纳米管加入到Ag基电接触材料中，也可以提高触头材料的硬度、导电率和抗电弧腐蚀能力。
本发明将CuO负载到碳纳米管上，可以1、提高碳纳米管的分散性能，从而可以进一步提高碳纳米管的加入量，增加电接触材料的硬度；2、进一步提高电接触材料的抗电弧腐蚀能力。
在一种实施方式中，所述的银基电接触材料，由以下的重量百分比的组分组成：负载CuO的碳纳米管3～5％，余量为Ag。
在一种实施方式中，所述的银基电接触材料，由以下的重量百分比的组分组成：负载CuO的碳纳米管3％，余量为Ag。
在一种实施方式中，所述的银基电接触材料，负载CuO的碳纳米管上，CuO的质量分数为8～10％。
在一种实施方式中，所述的银基电接触材料，负载CuO的碳纳米管上，CuO的质量分数为10％。
本发明解决的第二个技术问题是提供一种银基电接触材料的制备方法。
银基电接触材料的制备方法，按以下步骤进行：
a、制备负载CuO的碳纳米管：将CuCl2、碳纳米管和水混合，加热至85～100℃，搅拌0.5～1h，然后加入氢氧化钠溶液，待反应完全后，对混合溶液进行固液分离，并干燥固体；将得到的固体置于300～400℃，保温时间1.5～5h，得到负载CuO的碳纳米管；
b、将负载CuO的碳纳米管和Ag混合，球磨1～3h，得到粉体；
c、将上述粉体进行真空热压烧结，其中，整个烧结过程炉内真空度低于1×10-2Pa。
本发明的制备方法制得的负载CuO的碳纳米管，即使在后续的球磨过程中，CuO也不易脱落，保证制得的电接触材料的性能稳定。
在一种实施方式中，步骤b中，球磨3h。
在一种实施方式中，步骤c中，烧结温度为500～800℃。
在一种实施方式中，步骤c中，烧结温度为550℃，烧结时间为1h。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例银基电接触材料的制备
按以下步骤进行：
a、制备负载CuO的碳纳米管：将1.35gCuCl2、9.2g碳纳米管和水混合，加热至85℃，搅拌0.5h，然后加入氢氧化钠溶液，使Cu2+反应完全后，对混合溶液进行过滤，洗涤沉淀至洗涤水呈中性，干燥固体；将得到的固体置于350℃，保温时间5h，得到负载CuO的碳纳米管；
b、将负载CuO的碳纳米管和Ag按重量比为3:97混合，球磨3h，得到粉体；
c、将上述粉体进行真空热压烧结，烧结温度为550℃，烧结时间为1h，其中，整个烧结过程炉内真空度低于1×10-2Pa，得到电接触材料1。
对比例银基电接触材料的制备
按以下步骤进行：
a、将CuO、碳纳米管和Ag按重量比为0.24:2.76:97混合，球磨3h，得到粉体；
b、将上述粉体进行真空热压烧结，烧结温度为550℃，烧结时间为1h，其中，整个烧结过程炉内真空度低于1×10-2Pa，得到电接触材料2。
试验例
将电接触材料1和2进行电寿命试验，在同等试验条件下(28V，40A)，发现电接触材料1的寿命均优于电接触材料2，说明本发明制得的电接触材料，抗电弧熔焊能力提升。
检测硬度，电接触材料1的硬度HB为电接触材料2的1.5倍。

Claims (9)

1.银基电接触材料，其特征在于，由以下的重量百分比的组分组成：负载CuO的碳纳米管1～7％，余量为Ag；其中，负载CuO的碳纳米管上，CuO的质量分数为5～10％。
2.根据权利要求1所述的银基电接触材料，其特征在于，由以下的重量百分比的组分组成：负载CuO的碳纳米管3～5％，余量为Ag。
3.根据权利要求1所述的银基电接触材料，其特征在于，由以下的重量百分比的组分组成：负载CuO的碳纳米管3％，余量为Ag。
4.根据权利要求1～3任一项所述的银基电接触材料，其特征在于，CuO的质量分数为8～10％。
5.根据权利要求1～3任一项所述的银基电接触材料，其特征在于，CuO的质量分数为10％。
6.银基电接触材料的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
a、制备负载CuO的碳纳米管：将CuCl2、碳纳米管和水混合，加热至85～100℃，搅拌0.5～1h，然后加入氢氧化钠溶液，待反应完全后，对混合溶液进行固液分离，并干燥固体；将得到的固体置于300～400℃，保温时间1.5～5h，得到负载CuO的碳纳米管；
b、将负载CuO的碳纳米管和Ag混合，球磨1～3h，得到粉体；
c、将上述粉体进行真空热压烧结，其中，整个烧结过程炉内真空度低于1×10-2Pa。
7.根据权利要求6所述的银基电接触材料的制备方法，其特征在于，步骤b中，球磨3h。
8.根据权利要求6所述的银基电接触材料的制备方法，其特征在于，步骤c中，烧结温度为500～800℃。
9.根据权利要求6所述的银基电接触材料的制备方法，其特征在于，步骤c中，烧结温度为550℃，烧结时间为1h。
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王松等: "《新型Ag-CNTs电接触材料的制备及其性能》", 31 October 2015 *

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