專利名稱：一種長壽命自潤滑銀基電接觸材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明電功能材料領(lǐng)域，特別提供了具有自潤滑特性和耐電弧侵蝕特性的銀基電接觸材料。
背景技術(shù)：
銀石墨(AgC)觸頭是中低壓開關(guān)電器的重要電接觸材料。作為弧觸頭，被廣泛應(yīng)用于各種保護電器上，如斷路器、小型斷路器、保護電動機開關(guān)或漏電保護電器；作為滑動觸頭，被大量應(yīng)用于雷達(dá)、小型電動機和發(fā)電機的整體滑環(huán)等。這種觸頭具有許多優(yōu)點(1)由于石墨具有良好的導(dǎo)電性，在銀基體中的分布不會對基體產(chǎn)生較大的割裂作用，使觸頭材料保持高的導(dǎo)電率和好的機械性能；(2)燃弧時銀石墨觸頭表面形成廣闊的石墨膜層，抑制觸頭的粘著熔焊傾向，使觸頭具有高的抗熔焊性；(3)燃弧時石墨組元可以使表面形成局域還原氣氛，能起到觸頭表面的自清潔和抑制配對觸頭氧化的作用，保證低而穩(wěn)定的接觸電阻；(4)石墨的層片狀結(jié)構(gòu)使銀石墨觸頭具有自潤滑特性。
石墨在電弧作用下熱穩(wěn)定性差，有穩(wěn)定電弧的傾向，使得銀石墨觸頭的電弧侵蝕率很高，電壽命很短。急需發(fā)展一種具有類似高導(dǎo)電、抗熔焊、抗氧化和自潤滑特性但同時大幅度提高電壽命的銀基觸頭。
發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提出一種新型的銀基電接觸材料，該材料在保證原有銀基觸頭高導(dǎo)電率、高導(dǎo)熱率、抗氧化、自潤滑特性的同時顯著提高了觸頭壽命。
本發(fā)明提供了一種長壽命自潤滑銀基電接觸材料，其特征在于材料的組成為具有自潤滑特性的三元層狀金屬陶瓷相0.5-20wt％，余量的銀及不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明長壽命自潤滑銀基電接觸材料中，還可以含有低于10wt％的碳。
本發(fā)明長壽命自潤滑銀基電接觸材料中，所述具有自潤滑特性的三元層狀金屬陶瓷相可以選自Ti3AlC2、Ti3SiC2、Ti2AlC之一種或多種。
三元層狀金屬陶瓷，如Ti3AlC2、Ti3SiC2、Ti2AlC等，是近年來人們發(fā)展出來的一系列新型材料，這些新型金屬陶瓷材料微觀結(jié)構(gòu)上為層片狀，具有較好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐高溫、抗氧化和優(yōu)異的自潤滑能力。因此以該種新型金屬陶瓷材料作為添加劑可以使銀基觸頭兼具高導(dǎo)電率、高導(dǎo)熱率、抗氧化、自潤滑和高的電弧侵蝕抗力。從而得到一種能夠代替銀石墨觸頭、并大幅度降低電弧侵蝕速率的長壽命銀基電接觸材料。
具體實施例方式實施例1將鈦碳化硅(Ti3SiC2)作為一種添加相加入銀基觸頭中。鈦碳化硅的導(dǎo)電率比石墨高2個數(shù)量級，約為9.6×106Ω-1m-1，壓縮強度、楊式模量和硬度分別為900MPa、326GPa、4GPa，高達(dá)1300℃的抗高溫氧化性能，在某些特定場合表現(xiàn)出類似石墨的極低的摩擦系數(shù)。
將95wt％的銀粉、5wt％Ti3SiC2粉均勻混合，利用一般銀基觸頭材料的生產(chǎn)方法，經(jīng)過冷壓成型，燒結(jié)成坯，經(jīng)熱擠壓、軋制、拉絲等工序制備出的Ag-Ti3SiC2觸頭。
實施例2將Ti3AlC2金屬陶瓷粉作為一種添加相加入銀石墨觸頭中。將95wt％的銀粉、2wt％Ti3AlC2粉以及3wt％的石墨粉均勻混合，經(jīng)常規(guī)銀基觸頭生產(chǎn)方法制備出Ag-Ti3AlC2-C觸頭。
實施例3將Ti2AlC金屬陶瓷粉作為一種添加相加入銀基觸頭中。將90wt％的銀粉、10wt％Ti2AlC粉均勻混合，利用一般銀基觸頭材料的生產(chǎn)方法，經(jīng)過冷壓成型，燒結(jié)成坯，經(jīng)熱擠壓、軋制、拉絲等工序制備出的Ag-Ti3AlC觸頭。
實施例4將Ti2AlC和Ti3SiC2金屬陶瓷粉作為添加相加入銀基觸頭中。將90wt％的銀粉、5wt％Ti3SiC2、5wt％Ti2AlC粉均勻混合，利用一般銀基觸頭材料的生產(chǎn)方法，經(jīng)過冷壓成型，燒結(jié)成坯，經(jīng)熱擠壓、軋制、拉絲等工序制備出的Ag-Ti2AlC-Ti3SiC2觸頭。
實施例5將Ti2AlC和Ti3SiC2金屬陶瓷粉作為添加相加入銀基觸頭中。將90wt％的銀粉、5wt％Ti3SiC2、2wt％Ti2AlC、3wt％的石墨粉均勻混合，利用一般銀基觸頭材料的生產(chǎn)方法，經(jīng)過冷壓成型，燒結(jié)成坯，經(jīng)熱擠壓、軋制、拉絲等工序制備出的Ag-Ti2AlC-Ti3SiC2-C觸頭。
權(quán)利要求
1.一種長壽命自潤滑銀基電接觸材料，其特征在于材料的組成為具有自潤滑特性的三元層狀金屬陶瓷相0.5-20wt％，余量的銀及不可避免的雜質(zhì)。
2.按照權(quán)利要求1所述長壽命自潤滑銀基電接觸材料，其特征在于材料中含有低于10wt％的碳。
3.按照權(quán)利要求1或2所述長壽命自潤滑銀基電接觸材料，其特征在于所述具有自潤滑特性的三元層狀金屬陶瓷相選自Ti3AlC2、Ti3SiC2、Ti2AlC之一種或多種。
全文摘要
一種長壽命自潤滑銀基電接觸材料，其特征在于材料的組成為具有自潤滑特性的三元層狀金屬陶瓷相0.5－20wt％，余量的銀及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明利用具有自潤滑特性的三組元金屬陶瓷優(yōu)良的電導(dǎo)率和極高的抗高溫氧化性，部分或完全替代石墨加入銀基體中，制成銀/金屬陶瓷復(fù)合電接觸材料，與銀石墨觸頭材料相比，新材料在保證高導(dǎo)電率、高導(dǎo)熱率，高強度和自潤滑性能的同時，大幅度降低材料的電侵蝕率和提高觸頭的電壽命?？梢酝耆〈y石墨觸頭材料。
文檔編號C22C5/06GK1542149SQ03111570
公開日2004年11月3日 申請日期2003年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月29日
發(fā)明者王亞平, 蔣鵬, 盧柯 申請人:中國科學(xué)院金屬研究所