專利名稱：銀氧化物電觸點材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種電觸點材料及其制備方法，具體地說，涉及的是一種銀 氧化物電觸點材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著電器產(chǎn)品向大容量、小體積的方向發(fā)展，對電觸點材料的要求日益提高 要求材料在極大電弧熱和焦耳熱的條件下不發(fā)生熔焊、機械及耐電磨損性能良 好；在分斷過程中產(chǎn)生的減少金屬飛濺，縮短燃弧時間；在直流環(huán)境下，抗熔焊 性好，材料轉(zhuǎn)移少，接觸電阻低而穩(wěn)定。
目前廣為使用的銀氧化鎘電觸點材料雖然有極好的性能和較低的材料成本， 尤其是高氧化鎘含量更是如此，制作工藝也很穩(wěn)定成熟，如中國專利95111070 所述，但使用較多金屬鎘，產(chǎn)品中含有鎘氧化物，以后在環(huán)境中會殘留鎘鹽，由 于金屬鎘和鎘鹽對人體有很大的毒副作用，對環(huán)境有害，將來的趨勢是逐漸減少 乃至停止使用含鎘或其化合物的金屬觸點材料。
因此尋找能夠替代Ag-CdO新型電觸點材料成為目前國內(nèi)外研究的焦點。最 有希望替代Ag-CdO材料的材料體系主要有Ag-Sn02、 Ag-ZnO等系列材料。具 體如下
(1) 一種銀氧化錫材料的制備方法CN1425790A
(2) 銀氧化錫氧化銅合金觸點材料CN1441071A
(3) 銀氧化錫氧化銦電觸點線材及其生產(chǎn)工藝CN1167835A
(4) 新型銀氧化錫絲材電觸頭材料制造方法CN101202169A
(5) —種銀氧化錫電觸頭材料的制備方法CN10999789A
(6) 銀氧化錫氧化鋅合金電觸點及其生產(chǎn)工藝CN1443864A
文獻(1)和(4)介紹了一種粉末預(yù)氧化制備Ag-Sn02的方法，采用此種方 法制備的AgSn02材料組織分布均勻，無貧錫區(qū)域產(chǎn)生，其缺點為單一Sn02顆粒增強的Ag基材料在使用過程中由于Sn02顆粒與基體潤濕不良從而容易導(dǎo)致 溫升過高的問題。
文獻(2)， (3)， (5)和(6)描述了在Ag-Sn02材料中添加如Zn, Cu， La 等各種不同元素對材料的影響，表明分別添加這些元素之后對AgSn02材料的電 接觸性能均有不同程度的改善。但是由于只是微量的加入，從而無法改變 Ag-Sn02材料后續(xù)難以加工的難題。
綜上所述，現(xiàn)在國內(nèi)外關(guān)于替代AgCdO材料的研究主要集中于AgSn02材 料的組分設(shè)計與制備方法，開發(fā)出來多個系列的AgSn02基的無鎘復(fù)合材料。但 是目前AgSn02基復(fù)合材料存在的兩個問題后續(xù)加工困難和使用過程中溫升過 高依舊沒有得到很好的解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的以上不足，提供一種銀氧化物合金電觸點材料及 其制備方法，采用Sn02、 ZnO、 CuO等多種顆粒增強Ag基體，綜合各增強相 優(yōu)點，使其不但具有良好的電接觸性能，而且具有良好的變形加工性能，并可節(jié)
省價格昂貴的金屬銦的用量。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案
本發(fā)明提供一種銀氧化物合金電觸點材料，其包含的組分及重量百分含量
為Sn02 5 12%， Zn0 2 8%， CuO0.5 5%， 0.1 l%NiO， 0.1 0.5In2O3，
0.1 0.5% Bi203 ，余量為Ag。
所述氧化物Sn02， ZnO， CuO， NiO， ln203， Bi;j03顆粒平均粒度在0.1
10拜之間。
本發(fā)明還提供上述的銀氧化物合金電觸點材料的制備方法，包括以下步驟: 第一步，將銀錠與Sn、 Cu、 Ni、 Zn、 Bi、 In按比例置于熔煉爐中熔煉； 所述熔煉，熔煉溫度為950-130(TC之間。 第二步，將熔煉后熔融金屬進行霧化制粉；
所述霧化制粉是利用高壓氣體或水沖擊熔融液態(tài)金屬流,使其霧化成金屬小 液滴，隨后冷卻獲得粉末。
第三步，將霧化獲得的粉末經(jīng)預(yù)氧化；
所述預(yù)氧化，其中氣體壓力在0.1 3MPa之間，溫度在450'C 85(TC之間，氧化時間在lh 10h之間；
第四步，將氧化后粉末等靜壓制成坯體； 所述等靜壓壓強在100 500MPa之間。 第五步，將等靜壓獲得坯體在氧氣氣氛下燒結(jié)； 所述燒結(jié)溫度在600 900°C ，燒結(jié)時間在2h 10h之間。 第六步，將燒結(jié)后坯體進行熱壓；
所述熱壓溫度為400 900°C ，熱壓壓力為300 700MPa，熱壓時間為lmin 30min。
第七步，對熱壓后坯體進行復(fù)燒；
所述復(fù)燒工藝同第四步，即燒結(jié)溫度在600 卯(TC，燒結(jié)時間在2h 10h 之間。
第八步，將復(fù)燒后坯體進行熱擠壓獲得線材或帶材。
所述將復(fù)燒后坯體進行熱擠壓，其中坯體加熱溫度在600 900°C，擠壓比 在10 400之間，擠壓速度為5 8cm/min，擠壓模具預(yù)熱溫度100 500°C 。
本發(fā)明采用多元氧化物增強相共同增強的材料設(shè)計原理,綜合各元素增強相 的特點，獲得不僅電接觸性能優(yōu)良，而且加工性能良好，成本低廉的電接觸材料。 具體而言，各元素的作用如下Sn元素預(yù)氧化后變成Sn02顆粒，可以增強材料 的耐電弧燒蝕能力；Zn元素預(yù)氧化變成ZnO顆粒，可以使得材料在保持良好抗 熔焊性的同時保持良好的變形加工能力；Cu元素的存在有助于減少In金屬的含 量，促進Sn元素的預(yù)氧化；In元素與Bi元素的少量存在可以改善材料使用中 溫升過高的問題，并可以減少預(yù)氧化時間;Ni元素的存在可以細化Ag基體晶粒， 提高材料力學(xué)強度。
因此與現(xiàn)有電觸點用片材相比，本發(fā)明由于在原材料組分上進行了科學(xué)設(shè) 計，并采用了與之相適應(yīng)的制備工藝，具有良好的電接觸性能滿足了大功率繼電 器使用雙金屬復(fù)合型鉚釘觸點的要求,可以部分或全部代替銀氧化鎘應(yīng)用于大功 率繼電器，避免了銀氧化鎘觸點生產(chǎn)應(yīng)用過程對環(huán)境的污染。


圖1為本發(fā)明實施例中制備方法流程圖具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的說明，以下描述只是用于理解 本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明的范圍。
如圖1所示，本發(fā)明以下實施例中的制備方法按照圖1中所示的流程進行實施。
實施例一
以Ag-5SnO2-4ZnO-lCuO-0.2NiO-0.3Bi2O3-0.5In2O3材料制備為例
1、 稱取16.8Kg銀錠，置于中頻感應(yīng)爐中升溫至100(TC熔化后，加入1KgSn、 0.8KgZn、 0.2kgCu、 0.04kgNi、 0.06kgBi、 O.lkgln,經(jīng)15分鐘均勻化后獲得 Ag合金熔液；
2、 在0,5MPa空氣氣壓力下，1200'C霧化制粉；
3、 將霧化制得粉末裝入高壓容器中加熱至600'C預(yù)氧化，氧氣壓力為 O.lMPa，氧化7h;
4、 將氧化好的粉末在等靜壓150MPa下壓制成坯體；
5、 隨后在氧氣氣氛85(TC燒結(jié)5h;
6、 將燒結(jié)后的坯體在750'C， 400MPa壓力下熱壓，熱壓時間為10分鐘；
7、 然后將熱壓坯體在氧氣氣氛850'C復(fù)燒5h;
8、 將復(fù)燒后坯體進行熱擠壓，熱擠壓溫度800。C,模具預(yù)熱溫度為350。C， 擠壓比為250,擠壓速度5cm/min。
本實施例所獲得的材料性能為抗拉強度300MPa;電阻率2.12^.Cm; 硬度85HV (退火態(tài))；密度9.8g/cm3;氧化物顆粒平均粒度為1.5,。
實施例二
以Ag-6SnO2-2ZnO-1.5CuO-0.2NiO-0.3Bi2O3-0.1In2O3材料制備為例
1、 稱取18Kg銀錠，置于中頻感應(yīng)爐中升溫至IOOO'C熔化后熔化，隨后依 次加入L2KgSn、 0.4KgZn、 0.3kgCu、 0.04kgNi、 0.06kgBi、 0.02kgln，經(jīng)15 分鐘均勻化后，獲得Ag合金熔液；
2、 在0,5MPa氮氣壓力下，120(TC霧化制粉；
3、 然后將霧化制得粉末裝入高壓容器中加熱至80(TC，氧化5h;
4、 將氧化好的粉末在等靜壓250MPa下壓制成坯體；5、 隨后在氧氣氣氛800'C燒結(jié)8h;
6、 將燒結(jié)后的坯體在700'C， 500MPa壓力下熱壓，熱壓時間為15分鐘；
7、 然后將熱壓坯體在氧氣氣氛90(TC復(fù)燒5h;
8、 將復(fù)燒后坯體進行熱擠壓，熱擠壓溫度830'C，模具預(yù)熱溫度為40(TC， 擠壓比為300，擠壓速度6cm/min。
本實施例所獲得的材料性能為抗拉強度310MPa;電阻率2.2^.011; 硬度90HV (退火態(tài))；密度9.8g/cm3;氧化物顆粒平均粒度為1,。
實施例三
以Ag-7SnO2-6ZnO-lCuO-0.5NiO-0.3Bi2O3-0.2In2O3材料制備為例
1、 稱取17Kg銀錠，置于中頻感應(yīng)爐中升溫至IOOO"C熔化，隨后依次加入 1.4KgSn、 1.2KgZn、 0.2kgCu、 O.lkgNi、 0.06kgBi、 0.04kgln，經(jīng)15分鐘均勻化
后獲得Ag合金熔液；
2、 在0.8MPa氮氣壓力下，1150'C霧化制粉；
3、 然后將霧化制得粉末裝入高壓容器中加熱至650'C，氧化10h;
4、 將氧化好的粉末在等靜壓450MPa下壓制成坯體；
5、 隨后在氧氣氣氛750'C燒結(jié)8h;
6、 將燒結(jié)后的坯體在650'C， 600MPa壓力下熱壓，熱壓時間為20分鐘；
7、 然后將熱壓坯體在氧氣氣氛750'C復(fù)燒8h;
8、 將復(fù)燒后坯體進行熱擠壓，模具預(yù)熱溫度為450'C，熱擠壓溫度700'C， 擠壓比為150，擠壓速度5cm/min。
本實施例所獲得的材料性能為抗拉強度360MPa;電阻率2.4^.011;
硬度105HV (退火態(tài))；密度9.5g/cm3;氧化物顆粒平均粒度為5nm。 實施例四
以Ag-12SnO2-2ZnO-5CuO-0.2NiO-0.5Bi2O3-0.3In2O3材料制備為例
1、稱取16.8^銀錠，置于中頻感應(yīng)爐中升溫至IOO(TC熔化，隨后依次加
入2.0KgSn、 0.6KgZn、 l.OkgCu、 0.04kgNi、 O.lkgBi、 0.06kgln,經(jīng)15分鐘均勻
化后獲得Ag合金熔液。2、 在2MPa氮氣壓力下，1050'C霧化制粉；
3、 然后將霧化制得粉末裝入高壓容器中加熱至500'C，氧化10h;
4、 將氧化好的粉末在等靜壓300MPa下壓制成坯體；
5、 隨后在氧氣氣氛85(TC燒結(jié)5h;
6、 將燒結(jié)后的坯體在75(TC， 400MPa壓力下熱壓，熱壓時間為20分鐘；
7、 然后將熱壓坯體在氧氣氣氛850'C復(fù)燒5h;
8、 將復(fù)燒后坯體進行熱擠壓獲得絲材，熱擠壓溫度600°C，模具預(yù)熱溫度 為400"C，擠壓比為IOO,擠壓速度5cm/min。
本實施例所獲得的材料性能為抗拉強度350MPa;電阻率2.42fia.cm;
硬度110HV (退火態(tài))；密度9.6g/cm3;氧化物顆粒平均粒度為2拜。
實施例五
以Ag-5SnO2-2ZnO-0.5CuO-0.1NiO-0.1Bi2O3-0.3In2O3材料制備為例
1、 稱取17.6Kg銀錠，置于中頻感應(yīng)爐中升溫至IOO(TC熔化，隨后依次加 入lKgSn、 0.4KgZn、 O.lkgCu、 0.02kgNi、 0.02kgBi、 0.06kgln，經(jīng)15分鐘均
勻化后獲得Ag合金熔液。
2、 在lMPa氮氣壓力下，1250'C霧化制粉；
3、 然后將霧化制得粉末裝入高壓容器中加熱至800'C，氧化3h;
4、 將氧化好的粉末在等靜壓300MPa下壓制成坯體；
5、 隨后在氧氣氣氛850'C燒結(jié)5h;
6、 將燒結(jié)后的坯體在750'C， 400MPa壓力下熱壓，熱壓時間為30分鐘；
7、 然后將熱壓坯體在氧氣氣氛850'C復(fù)燒5h;
8、 將復(fù)燒后坯體進行熱擠壓獲得絲材，熱擠壓溫度85(TC，模具預(yù)熱溫度 為450'C，擠壓比為350，擠壓速度5cm/min。
本實施例所獲得的材料性能為抗拉強度310MPa;電阻率2.2^.cm; 硬度95HV (退火態(tài))；密度9.6g/cm3;氧化物顆粒平均粒度為O.l阿。
實施例六
以Ag-9SnO2-2ZnO-4CuO-0.2NiO-0.3Bi2O3-0.3In2O3材料制備為例
1、稱取16.8Kg銀錠，置于中頻感應(yīng)爐中升溫至IOOOIC熔化，隨后依次加入1.8KgSn、 0.4KgZn、 0.8kgCu、 0.04kgNi、 0.06kg Bi、 O.lkgln，經(jīng)15分鐘
均勻化后獲得Ag合金熔液。
2、 在3MPa氮氣壓力下，IIO(TC霧化制粉；
3、 然后將霧化制得粉末裝入高壓容器中加熱至80(TC，氧化10h;
4、 將氧化好的粉末在等靜壓450MPa下壓制成坯體；
5、 隨后在氧氣氣氛70(TC燒結(jié)10h;
6、 將燒結(jié)后的坯體在800"C， 400MPa壓力下熱壓；
7、 然后將熱壓坯體在氧氣氣氛700。C復(fù)燒10h;
8、 將復(fù)燒后坯體進行熱擠壓獲得絲材，熱擠壓溫度850°C，模具預(yù)熱溫度 為45(TC，擠壓比為400，擠壓速度5cm/min。
本實施例所獲得的材料性能為抗拉強度400MPa;電阻率2.8^.CH1;
硬度120HV (退火態(tài))；密度9.3g/cm3;氧化物顆粒平均粒度為lOjxm。
權(quán)利要求
1.一種銀氧化物電觸點材料，其特征在于，包含的組分及重量百分含量為SnO2 5～12％，ZnO 2～8％，CuO 0.5～5％，0.1～1％NiO，0.1～0.5In2O3，0.1～0.5％Bi2O3，余量為Ag。
2. 如權(quán)利要求1所述的銀氧化物電觸點材料，其特征在于，所述Sn02 ， ZnO， CuO， NiO， ln203， Bb03顆粒平均粒度在0.1 10,之間。
3. —種如權(quán)利要求1所述的銀氧化物電觸點材料的制備方法，其特征在于， 包括以下步驟-第一步，將銀錠與Sn、 Cu、 Ni、 Zn、 Bi、 In按比例置于熔煉爐中熔煉；第二步，將熔煉后熔融金屬進行霧化制粉；第三歩，將霧化獲得的粉末經(jīng)預(yù)氧化；第四步，將氧化后粉末等靜壓制成坯體；第五步，將等靜壓獲得坯體在氧氣氣氛下燒結(jié)；第六步，將燒結(jié)后坯體進行熱壓；第七步，對熱壓后坯體進行復(fù)燒；第八步，將復(fù)燒后坯體進行熱擠壓獲得線材或帶材。
4. 如權(quán)利要求3所述的銀氧化物電觸點材料的制備方法，其特征在于，第一 步中，所述熔煉，熔煉溫度為950 13(KTC之間。
5. 如權(quán)利要求3所述的銀氧化物電觸點材料的制備方法，其特征在于，第三 步中，所述預(yù)氧化，其中氣體壓力在0.1 3MPa之間，溫度在450'C 85(TC之 間，氧化時間在lh 10h之間。
6. 如權(quán)利要求3所述的銀氧化物電觸點材料的制備方法，其特征在于，第四 步中，所述等靜壓壓強在100 500MPa之間。
7. 如權(quán)利要求3所述的銀氧化物電觸點材料的制備方法，其特征在于，第五 步中，所述燒結(jié)溫度在600 90(TC，燒結(jié)時間在2h 10h之間。
8. 如權(quán)利要求3所述的銀氧化物電觸點材料的制備方法，其特征在于，第六 步中，所述熱壓溫度為400~900°C,熱壓壓力為300 700MPa，熱壓時間為lmin 30min。
9. 如權(quán)利要求3所述的銀氧化物電觸點材料的制備方法，其特征在于，第七 步中，所述復(fù)燒工藝同第四步，即燒結(jié)溫度在600 90(TC,燒結(jié)時間在2h 10h之間。
10. 如權(quán)利要求3所述的銀氧化物電觸點材料的制備方法，其特征在于，第 八步中，所述將復(fù)燒后坯體進行熱擠壓，其中坯體加熱溫度在600 900°C，擠 壓比在10 400之間，擠壓速度為5 8cm/min，擠壓模具預(yù)熱溫度100 500°C。
全文摘要
本發(fā)明公開一種銀氧化物電觸點材料及其制備方法，所述材料包含的組分及重量百分比含量SnO₂ 5～12％，ZnO 2～8％，CuO 0.5～5％，0.1～1％NiO，0.1～0.5In₂O₃，0.1～0.5％ Bi₂O₃，氧化物顆粒粒度在0.1～10μm之間，余量為Ag。本發(fā)明由于在原材料中采用了多相增強，綜合各增強相優(yōu)點，從而達到生產(chǎn)過程的加工性能良好，材料電性能優(yōu)良的目的，滿足了大功率繼電器復(fù)合型鉚釘觸點的要求，可以部分或全部代替銀氧化鎘應(yīng)用于大功率繼電器，避免了銀氧化鎘觸點生產(chǎn)應(yīng)用過程對環(huán)境的污染。
文檔編號H01H1/02GK101608279SQ200910055060
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月20日
發(fā)明者甘可可, 祁更新, 曉 陳, 陳樂生 申請人:溫州宏豐電工合金有限公司