CN1417817A - 纳米银氧化锡电触头及其制备方法 - Google Patents

纳米银氧化锡电触头及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纳米银氧化锡的电触头材料及其制备方法。属于金属基复合材料技术。本发明电触头由银、纳米氧化锡和稀土元素并按70～97％、3～22％、0.1～8％的重量含量组成。该材料的电触头制备包括掺杂氧化锌或氧化钛的纳米氧化锡制备，金属氧化物粉末的混合及混合后粉末经压型、烧结、挤压、拉丝、制成铆钉或条块触头。压型压力为：150～400MPa，烧结温度为800～900℃。本发明优点在于，触头的导电性高，接触电阻低，抗熔焊、耐电弧烧损性能好及热稳定性好，其制备工艺简单。本发明的电触头广泛用于电器、仪表及开关。

Description

纳米银氧化锡电触头及其制备方法
                         技术领域
本发明涉及一种纳米银氧化锡的电触头及其制备方法。属于金属基复合材料技术领域。
                         背景技术
电触头是电器开关、仪器仪表等的关键元件，在接触器、继电器和小功率断路器中。长期以来国内外大量使用Ag-CdO的触头，它具有良好的灭弧性、稳定的接触电阻等优点，但近年来随着对电器使用寿命的延长和小型化的要求，AgCdO触头材料已暴露出其抗熔性能差、电弧烧损严重，在使用过程中不可避免地产生镉毒，造成环境污染等不足。银氧化锡触头材料是近年发展很快的一种新型无毒电触头材料，它具有热稳定性好、耐电弧侵蚀及抗熔焊性能，使用范围可达10-1000A，从而保证电器运行的可靠性，提高使用寿命，是目前用于在接触器、继电器及开关中代替有毒的银氧化镉的理想材料。
目前国内外研制银氧化锡触头采用两种方法：“内氧化法”和“粉末冶金法”。内氧化法生产银氧化锡触头需在合金中加铟，以使Sn氧化成SnO2；此方法生产成本高、工艺较复杂。粉末冶金法生产银氧化锡触头德国领先于美国、日本，，他们是在粉末中加入少量的WO3和MoO3，产品性能稳定，以得到实际应用。银氧化锡触头是目前国内低压电器行业研究的热点，然而由于它不易拉制成型，使用中接触电阻较大，温升高，而又成为研究的难点。
                         发明内容
本发明的目的在于克服上述粉末冶金法生产银氧化锡的触头的不足之处，提供一种新的纳米银氧化锡电触头及其制备方法。该电触头具有电导率高，组织均匀细致、界面结合强度高、抗熔焊、耐电弧烧损的特点，其制备工艺简单、成本低。
本发明是通过下述技术方案加以实现的。铆钉或条块触头的纳米银氧化锡的电触头其特征在于，电触头材料是由银、掺杂氧化锌或氧化钛的氧化锡及氧化铈或氧化镧组成，并且各组分重量含量为：
银：70～97％
氧化锡：3～22％
氧化铈或氧化镧：0.1～8％
上述的氧化锡中掺杂氧化锌或氧化钛的重量含量为0.5～10％。上述的掺杂氧化锌或氧化钛的氧化锡重量含量优选为5～10％。
采用上述材料制备电触头的方法，其过程主要包括溶胶-凝胶法制备掺杂氧化锌或氧化钛的纳米氧化锡粉末；金属氧化物粉末混合；混合后的粉末等静压成型、烧结、挤压、拉丝和制铆钉和轧条，其特征在于：a.溶胶-凝胶法制备纳米氧化锡，以SnCl4和TiCl4或ZnCl2并按两者重量比：5～9∶5～1的比例。加入浓度为20～30％乙醇水溶液中，同时向溶液加入5～10％的三乙醇胺分散及和滴加浓度为(1ML)的氨水，于40～60℃反应，反应至溶液呈PH＝7，产物经过滤后在200～700℃焙烧2～3小时，得到粒径为6～20nm的掺杂氧化锌或氧化钛的纳米氧化锡粉末；b.金属粉末混合是按银粉末、纳米氧化锡及氧化铈或氧化镧粉末重量比，70～97∶3～22∶0.1～8于混料罐中混合7～10小时。c.混合的粉末在20～30℃的温度下，以250～500MPa加压成型，并在800～900℃烧结4～10小时。
本发明的主要优点在于，掺杂金属氧化物完全进入氧化锡晶格，并且纳米粉体均匀分布在材料之中，从而提高了触头的导电性而降低了接触电阻，进而提高了触头的抗熔焊、耐电弧烧损的性能；材料中加入稀土元素提高触头的热稳定性及耐电弧侵蚀和抗氧化性，材料的塑性提高便于挤压轧制加工，且加工工艺简单。
                         具体实施方法
实施例一：(1)将SnCl4和TiCl4，按重量比：8∶2的比例，取SnCl420克，TiCl45克秤
取，放入烧杯中，加入浓度为30％乙醇水溶液20ml，同时向溶液加入
0.5克三乙醇胺分散剂和滴加浓度为(1mol)氨水40ml，于40～60℃反
应，反应至溶液呈pH＝7，产物经过滤后在200～700℃焙烧2～3小时，
得到粒径为20nm的掺杂氧化钛的纳米氧化锡粉末8克。(2)将银粉末、纳米氧化锡及氧化铈粉末按重量比88∶10∶2，称取银粉末88克、
纳米氧化锡10克及氧化铈2克，在混料罐中混合7～10小时。混合的粉末在
20～30℃的温度下，以250MPa加压成型，并在800℃烧结10小时。(3) 将烧结后的材料在700℃下挤压，挤压比为200；得到Φ3.5～5.0mm
的线材，再将线材在20℃下，拉拔速度2米/分，拉拔至φ2.7～1.38mm
丝材。
丝材密度：9.9～10.7kg/cm3，电阻率：2.1～2.3μΩ.cm，
硬度：HV760～1100MPa(HV)抗拉强度为：260～350MPa，
延伸率为18～30％。
实施例二：1)  将SnCl4和TiCl4，按重量比：9∶1的比例秤取SnCl427克和TiCl4，3
克，放入烧杯中，加入浓度为30％乙醇水溶液30ml，同时向溶液加
入0.7克三乙醇胺分散剂和滴加浓度为(1mol)氨水40mL，于40～60℃
反应，反应至溶液呈pH＝7，产物经过滤后在200～700℃焙烧2～3小
时，得到粒径为20nm的掺杂氧化钛的纳米氧化锡粉末10克。(4)将银粉末、纳米氧化锡及氧化铈粉末按重量比88∶10∶2，银粉末44克、纳
米氧化锡5克及氧化铈粉末1克，于混料罐中混合7～10小时。混合的粉末在
20～30℃的温度下，以250MPa加压成型，并在800℃烧结10小时。(5)将烧结后的材料在700℃下挤压，挤压比为200；得到Φ3.5～5.0mm
的线材，再将线材在20℃下，拉拔速度2米/分，拉拔至Φ2.7～1.38mm
丝材。

Claims (4)

1、一种纳米银氧化锡的电触头，其特征在于：它由银、掺杂氧化锌或氧化钛的氧化锡及氧化铈或氧化镧组成，并且各组分的重量含量为：银：70～97％，氧化锡：3～22％，氧化铈或氧化镧：0.1～8％。
2、按权利要求1所述的纳米银氧化锡的电触头，其特征在于：氧化锡中掺杂氧化锌或氧化钛，重量含量为0.5～10％。
3、按权利要求1所述的纳米银氧化锡的电触头，其特征在于：氧化锡的含量优选：5～10％。
4、一种按权利要求1所述的纳米银氧化锡的电触头的制备方法：该方法包括溶胶-凝胶法制备纳米掺杂氧化锌或氧化钛的氧化锡的粉末；银粉末、纳米银氧化锡及氧化铈或氧化镧粉末的混合；混合粉末的等静压成型、烧结、挤压、拉丝、制铆钉或轧条，其特征在于：
a.溶胶-凝胶法制备纳米氧化锡，是以SnCl4和TiCl4或ZnCl2并按照两者重量比的5～9∶5～1，加入浓度为20～30％乙醇水溶液中，同时向溶液中加入三乙醇胺分散剂和滴加氨水，于40～60℃状态下反应，使其反应至pH＝7，然后经过滤，产物在200～700℃焙烧2～3小时后，得到粒径为6～20nm的掺杂氧化锌或氧化钛的氧化锡的粉末；
b.粉末的混合是按银粉末、纳米银氧化锡及氧化铈或氧化镧粉末重量比：70～97∶3～22∶0.1～8在混和罐中混合7～10小时；
c.混合的粉末在20℃的温度下，以250～500MPa加压成型，并在800～900℃烧结4～10小时。
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