CN1281904A - 银重稀土金属氧化物电工触点材料及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

一种银重稀土金属氧化物电工触点材料,由银、重稀土金属氧化物按一定治金工艺制备所得,重稀土金属氧化物含量为5－18%(wt%),其制备工艺是采用化学沉淀法或超声化学包覆法,获得银与稀土金属氧化物复合粉末。将银、稀土金属氧化物复合粉末压制成型、烧结,锻压或挤压、复锻、拉丝,成材,最终制成触头或触点产品。本发明材料成分设计合理,原材料为我国富有资源,工艺简单可行,成本较低,适于工业规模生产。

Description

银重稀土金属氧化物电工触点材料及其制备工艺

本发明涉及电工触点材料及其制备工艺。

电工触点是各类开关、继电器、接触器等电器的关键材料，起着接通、分断和传输电流的作用。目前国内外各类低压电器中大量使用的为AgCdO、AgSnO₂、AgNi、AgC、AgWC等，其加工性能、接触电阻、抗电弧侵蚀等综合性能，以AgCdO最佳，因此，AgCdO触点材料应用最广，用量越来越多。但由于AgCdO材料在生产、使用过程中不可避免地产生镉毒，造成环境污染，而且在低压电器小型化、高可靠性、长寿命的进程中，AgCdO材料也暴露出其抗熔性能差、电弧烧损严重等不足。

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低电阻率，抗熔焊、耐电弧烧损的银重稀土金属氧化物电工触点材料及其制备工艺。

本发明的技术解决方案是：依据电弧对触点材料的作用机制，从构成触点材料的组元设计、复合粉末的制备等方面入手，选用密度比CdO大的高比重稀土金属氧化物作为增强组元，设计其合理的体积分数和稀土金属氧化物粒度，采用化学共沉淀工艺或超声化学包覆法工艺制备银重稀土金属氧化物复合粉末，经压制、烧结、锻压或挤压、复锻、拉丝、成材。本发明的银重稀土金属氧化物电工触点材料，重稀土金属氧化物含量为5-18％(wt％)。

重稀土金属氧化物可为氧化镝、氧化钬、氧化铒、氧化铥、氧化镱、氧化镥等。而且既可以是单一的重稀土金属氧化物，也可以是复合重稀土金属氧化物。

下面对本发明作详细说明：

一、制粉工艺

(一)、化学共沉淀法

1、制备硝酸银溶液、硝酸重稀土盐溶液

用硝酸银或用银制得硝酸银溶液作供银剂；用硝酸溶解单一或复合重稀土金属氧化物制得硝酸稀土金属盐溶液。

2、制备银重稀土金属氧化物复合粉末

将硝酸银溶液与硝酸稀土金属盐溶液(按银∶重稀土金属氧化物=82-95∶18-5重量比)混合制得硝酸盐混合溶液，用碳酸盐将其共沉淀，经洗涤、干燥，获得碳酸银和碳酸稀土金属复合粉末。再经焙烧获得银重稀土金属氧化物复合粉末。

(二)、超声化学包覆法

1、制备络合硝酸银溶液、水合肼溶液

用硝酸银或用银制得硝酸银溶液作供银剂，并用氨水络合，用水合肼溶液作还原剂。

2、制备银包覆重稀土金属氧化物复合粉末

将合适粒度的单一或复合重稀土金属氧化物放入超声反应装置，同时滴入络合硝酸银溶液和水合肼溶液(按银∶重稀土氧化物=82-95∶18-5重量比)，加以搅拌，得到海绵状银包覆重稀土金属氧化物复合粉末，洗涤干燥，最终获得银包覆重稀土金属氧化物复合粉末。

二、将用化学共沉淀法获得的银重稀土金属氧化物复合粉末或用超声化学包覆法获得的银包覆重稀土金属氧化物复合粉末压制成型、烧结、锻压或挤压、复锻、拉丝、成材。

上述冷压制成型压力为200-500MPa，压制成型后坯锭密度为7-9g／cm³，烧结温度为850-920℃，烧结时间为2-8hr，锻压及复锻、挤压及拉丝后密度为10-10．4g／cm³，电阻率为2．0-2．8μΩ·cm，硬度为HB760-1200，抗拉强度为200-350Mpa，延伸率为5-20％。

本发明的主要优点在于：

(1)、本发明将单一或复合重稀土金属氧化物作为增强物制备银基触点材料，由于高比重稀土金属氧化物的加入并均匀分布在银基体上，减少了电接触表面由于电弧作用产生的成分变化和形貌变化，减少了裂纹的形成和扩展，有利于降低接触电阻，提高触点的抗熔焊、耐电弧烧损的能力，进而提高触点的电气使用性能。

(2)、本发明用共沉淀方法制备银重稀土金属氧化物复合粉末；或采用超声化学法制备银包覆重稀土金属氧化物复合粉末。用此二种工艺可获得粒度均匀、高度分散、成分准确、界面结合力强的银重稀土金属氧化物复合粉末。通过后续的粉末冶金工艺可得到弥散效果很好的银重稀土金属氧化物触点材料块材或丝材。

(3)、本发明制备出的银重稀土金属氧化物触点材料塑性加工性能优良，易挤压轧制成丝材或板材。

(4)、本发明所用原料易得，重稀土金属氧化物为我国富有资源，工艺简单、易行，尤其是本发明可利用复合重稀土金属氧化物为原料，成本较低，适于工业规模生产。

实施例一：

(1)、按银∶氧化镱=89∶11(重量比)，配制1N硝酸银溶液和1N硝酸镱溶液，将二种溶液混合制得硝酸盐混合溶液，将0．5N碳酸钠溶液滴入硝酸盐混合溶液，搅拌，共沉淀出碳酸银和碳酸镱。洗涤干燥后获得碳酸银和碳酸镱复合粉末。将碳酸银和碳酸镱复合粉末焙烧3小时(温度800℃)，制得银氧化镱复合粉末。

(2)、将银氧化镱复合粉末经压制成型，压力为300Mpa；烧结，烧结温度为880℃，烧结时间3hr；挤压成丝材，挤压比为200；拉拔至最终尺寸。

实施例二：

(1)、配置0．9N的硝酸银溶液，用氨水络合；配制1．7N的水合肼溶液。按银∶氧化镱=88∶12(重量比)的比例秤出氧化镱粉末，计算出所需的硝酸银溶液的体积；将秤好的氧化镱粉末放入盛有去离子水的超声反应器中(容器)，充分振动20min以上，超声频率为20KHz，然后边振动边搅拌，同时滴入络合硝酸银溶液和水合肼溶液，反应得到海绵状银氧化镱复合粉。水洗、干燥，最终得到土黄色银氧化镱复合粉。

(2)、对银氧化镱复合粉调整密度，压制成型，压力为300Mpa；烧结，烧结温度为880℃，烧结时间3hr；挤压成丝材，挤压比为200；拉拔至最终尺寸。

实施例三：

(1)、按银∶复合重稀土金属氧化物(氧化镱∶氧化铥∶氧化镥=60∶25∶15)=90∶10(重量比)，配制1N硝酸银溶液和1N硝酸复合重稀土金属盐溶液，将两种溶液混合制得硝酸盐混合溶液，将0．5N碳酸钠溶液滴入硝酸盐混合溶液，搅拌，共沉淀出碳酸银和碳酸复合重稀土金属。洗涤干燥后获得碳酸银和碳酸复合稀土金属氧化物复合粉末。将碳酸银和碳酸复合稀土金属氧化粉末焙烧3hr，温度为880℃，制得银复合重稀土金属氧化物复合粉。

(2)、将银复合重稀土金属氧化物复合粉末经压制成型，压力为300Mpa；烧结，温度为880℃，烧结时间3hr；挤压成丝材，挤压比为200；拉拔至最终尺寸。

Claims (7)

1、一种银重稀土金属氧化物电工触点材料，其特征在于它是由银、重稀土金属氧化物按一定冶金工艺制备所得，所述重稀土金属氧化物含量为5-18％(wt％)。

2、根据权利要求1所述的银重稀土金属氧化物电工触点材料，其特征在于所述重稀土金属氧化物为氧化镝或氧化钬或氧化铒或氧化铥或氧化镱或氧化镥。

3、根据权利要求1或2所述的银重稀土金属氧化物电工触点材料，其特征在于重稀土金属氧化物为单一重稀土金属氧化物或者为复合重稀土金属氧化物。

4、一种银重稀土金属氧化物电工触点材料的制备工艺，其特征在于：

(1)用硝酸银或用银制得硝酸银溶液作供银剂，用硝酸溶解单一或复合重稀土金属氧化物制得硝酸稀土金属盐溶液；

(2)将硝酸银溶液与硝酸稀土金属盐溶液(按银∶重稀土金属氧化物=82-95∶18-5重量比)混合制得硝酸盐混合溶液，用碳酸盐将其共沉淀，经洗涤、干燥，获得碳酸银和碳酸重稀土金属复合粉末，再经焙烧获得银重稀土金属氧化物复合粉末；

(3)将银重稀土金属氧化物复合粉末压制成型、烧结、挤压或锻压、复锻、拉丝、成材。

5、一种银重稀土金属氧化物电工触点材料的制备工艺，其特征在于：

(1)用硝酸银或用银制得硝酸银溶液作供银剂，并用氨水络合，用水合肼溶液作还原剂；

(2)将合适粒度的单一或复合重稀土金属氧化物放入超声反应装置，同时滴入络合硝酸银溶液和水合肼溶液(按银∶重稀土金属氧化物=82-95∶18-5重量比)，加以搅拌，得到海绵状银包覆重稀土金属氧化物复合粉末，洗涤干燥，最终获得银包覆重稀土金属氧化物复合粉末；

(3)将银重稀土金属氧化物复合粉压制成型、烧结、锻压或挤压、复锻、拉丝，成材。

6、根据权利要求4或5所述的银重稀土金属氧化物电工触点材料的制备工艺，其特征在于冷压制成型压力为200-500Mpa，烧结温度为850-920℃，烧结时间为2-8hr。

7、根据权利要求5所述的银重稀土金属氧化物电工触点材料的制备工艺，其特征在于超声振动频率为10-50KHZ，振动时间为10-60min。