RU2539896C1

RU2539896C1 - Method to produce silver-tin oxide material alloyed with indium oxide for electric contacts

Info

Publication number: RU2539896C1
Application number: RU2013151250/02A
Authority: RU
Inventors: Любовь Тимофеевна Денисова; Виктор Михайлович Денисов
Priority date: 2013-11-18
Filing date: 2013-11-18
Publication date: 2015-01-27

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: method includes melting of silver, indium and tin and oxidation of the alloy on air, at the same time silver, indium and tin are melted in inert atmosphere with content of components, wt %: silver 70-80; indium 0.2; tin - balance, and oxidation is carried out at temperature of 1273 K during 60 min.

EFFECT: simplified technology of alloy production.

1 ex

Description

Изобретение относится к способу получения легированного оксидом индия серебряно-оловооксидного материала для электроконтактов и может применяться в электротехнической промышленности.The invention relates to a method for producing indium oxide doped silver-tin oxide material for electrical contacts and can be used in the electrical industry.

Известен способ приготовления электроконтактного материала SnO₂-Ag [US №5798468, B22F 3/16, C22C 1/05, C22C 1/10, C22C 32/00, C22C 5/06, H01H 1/023, H01H 1/0237, H01H 11/04, опубл. 25.08.1998 г.], который заключается в спекании порошков SnO₂ (9,4%), Ag (90%), In₂O₃ (0,4%), Bi₂O₃ (0,2%) или SnO₂ (11,4%), Ag (88%), In₂O₃ (0,3%), Bi₂O₃ (0,3%) при температуре 1023 K в течение 2 ч.A known method for the preparation of electrical contact material SnO ₂ -Ag [US No. 5798468, B22F 3/16, C22C 1/05, C22C 1/10, C22C 32/00, C22C 5/06, H01H 1/023, H01H 1/0237, H01H 11/04, publ. August 25, 1998], which consists in the sintering of powders of SnO ₂ (9.4%), Ag (90%), In ₂ O ₃ (0.4%), Bi ₂ O ₃ (0.2%) or SnO ₂ (11.4%), Ag (88%), In ₂ O ₃ (0.3%), Bi ₂ O ₃ (0.3%) at a temperature of 1023 K for 2 hours.

Недостатками данного способа являются длительное время отжига, необходимость иметь исходные порошки с определенным размером частиц и проведение их предварительной термической обработки при 1273K в течение 15-60 ч.The disadvantages of this method are the long annealing time, the need to have initial powders with a certain particle size and their preliminary heat treatment at 1273 K for 15-60 hours

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ получения серебряно-оловооксидного материала для электрических контактов [RU №2346069, C22C 5/06, C22C 1/10, H01H 1/02, опубл. 10.02.2009 г.], основанный на сплавлении олова и серебра и окислении сплавов в кислороде. Сплавляют олово и серебро в инертной атмосфере при содержании серебра от 60 до 80 ат.%, а окисляют при температуре 1273K в течение 10-30 минут.The closest technical solution, selected as a prototype, is a method for producing silver-tin oxide material for electrical contacts [RU No. 2346069, C22C 5/06, C22C 1/10, H01H 1/02, publ. 02/10/2009], based on the alloying of tin and silver and the oxidation of alloys in oxygen. Tin and silver are fused in an inert atmosphere with a silver content of 60 to 80 at.%, And oxidized at a temperature of 1273 K for 10-30 minutes.

Недостатком данного способа является относительно высокое контактное сопротивление получаемого материала, что приводит к необходимости его дополнительного легирования различными оксидами (индия, висмута и т.д.), а также к дополнительным операциям и удорожанию получаемого материала. [Денисов В.М. Серебро и его сплавы / В.М. Денисов, С.А. Истомин, Н.В. Белоусова, Л.Т. Денисова, Э.А. Пастухов. - Екатеринбург: УрО РАН, 2011. - 368 с].The disadvantage of this method is the relatively high contact resistance of the obtained material, which leads to the need for additional doping with various oxides (indium, bismuth, etc.), as well as to additional operations and the cost of the resulting material. [Denisov V.M. Silver and its alloys / V.M. Denisov S.A. Istomin, N.V. Belousova, L.T. Denisova, E.A. The shepherds. - Yekaterinburg: Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, 2011. - 368 s].

Техническим результатом изобретения является получение легированного оксидом индия электроконтактного материала в одну стадию при окислении жидких сплавов Ag-Sn-In.The technical result of the invention is the production of indium oxide doped electrocontact material in a single step during the oxidation of liquid Ag-Sn-In alloys.

Технический результат достигается тем, что в способе получения легированного оксидом индия серебряно-оловооксидного материала для электроконтактов, включающем сплавление металлического серебра и олова в инертной атмосфере и окисление полученного сплава на воздухе при 1273 K, новым является то, что дополнительно материал содержит индий при следующем соотношении компонентов, ат.%: серебро 70-80; индий - 0,2; олово - остальное, и окисление осуществляют в течение 60 мин.The technical result is achieved by the fact that in the method of producing indium oxide doped silver-tin oxide material for electrical contacts, comprising fusing silver metal and tin in an inert atmosphere and oxidizing the resulting alloy in air at 1273 K, it is new that the material additionally contains indium in the following ratio components, at.%: silver 70-80; indium 0.2; tin - the rest, and oxidation is carried out for 60 minutes

При большем или меньшем содержании Ag не образуется смесь SnO₂-Ag с равномерным распределением компонентов при 1273 K в течение 60 мин при окислении на воздухе. Большее содержание индия существенно тормозит процесс окисления, который может достигать нескольких часов, а меньшее содержание индия не дает положительно эффекта (уменьшение контактного сопротивления за счет легирования). SnO₂ является полупроводником n-типа, свойства которого существенно изменяются в присутствии примесей в формальной степени окисления +3 (в данном случае индия) или +5 (его сопротивление в их присутствии уменьшается) [Лазарев В.Б. Химические и физические свойства простых оксидов металлов / В.Б. Лазарев, В.В. Соболев, М.С. Шаплыгин. - М: Наука, 1983. - 239 с].At a higher or lower Ag content, a SnO ₂ -Ag mixture does not form with a uniform distribution of components at 1273 K for 60 min during oxidation in air. A higher indium content significantly inhibits the oxidation process, which can reach several hours, and a lower indium content does not give a positive effect (a decrease in contact resistance due to doping). SnO ₂ is an n-type semiconductor, the properties of which substantially change in the presence of impurities in the formal oxidation state of +3 (in this case indium) or +5 (its resistance decreases in their presence) [Lazarev VB Chemical and physical properties of simple metal oxides / V. B. Lazarev, V.V. Sobolev, M.S. Shaplygin. - M: Nauka, 1983. - 239 s].

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается количественным составом компонентов, составом образующихся продуктов окисления, окислительной средой и продолжительностью процесса окисления. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию «новизна».Comparative analysis with the prototype shows that the inventive method differs in the quantitative composition of the components, the composition of the resulting oxidation products, the oxidizing environment and the duration of the oxidation process. Thus, the claimed method meets the criterion of "novelty."

Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежной областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию «изобретательский уровень».Signs that distinguish the claimed technical solution from the prototype are not identified in other technical solutions when studying this and related areas of technology and, therefore, provide the claimed solution with the criterion of "inventive step".

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Металлические серебро, олово и индий, взятые в следующем соотношении, ат.%: серебро - 70-80, индий - 0,2, а остальное олово, сплавляют в инертной атмосфере (аргон). Полученный сплав окисляют на воздухе при температуре 1273 K. Реакция полностью заканчивается в течение 60 мин с образованием губчатой окалины. Проведенный микроскопический анализ показал, что в результате окисления таких сплавов получается соответствующая оксидная фаза, покрытая наноразмерными частицами серебра.Metallic silver, tin and indium, taken in the following ratio, at.%: Silver - 70-80, indium - 0.2, and the rest of the tin, is fused in an inert atmosphere (argon). The resulting alloy is oxidized in air at a temperature of 1273 K. The reaction completely ends within 60 minutes with the formation of sponge scale. Microscopic analysis showed that the oxidation of such alloys results in the corresponding oxide phase coated with nanosized silver particles.

Предложенный способ обеспечивает равномерное распределение серебра по всему объему образца. Для реализации способа не нужно иметь специальной подготовки и сложного оборудования. Изобретение направлено на получение легированного оксидом индия электроконтактного материала в одну стадию при окислении жидких сплавов Ag-Sn-In.The proposed method provides a uniform distribution of silver throughout the volume of the sample. To implement the method, you do not need to have special training and sophisticated equipment. The invention is directed to obtaining indium oxide doped electrical contact material in a single step in the oxidation of liquid Ag-Sn-In alloys.

Claims

A method of producing indium oxide-doped silver-tin oxide material for electrical contacts, comprising fusing metallic silver, tin and indium in an inert atmosphere and oxidizing the resulting alloy in air at 1273K, the components being fused in the following ratio, at.%: Silver - 70-80; indium 0.2; tin - the rest, and oxidation is carried out for 60 minutes