專(zhuān)利名稱(chēng)：銀氧化鎘多元增強(qiáng)電觸點(diǎn)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(diǎn)材料及其制備方法，具體地說(shuō)，涉及的是一種銀 氧化鎘多元增強(qiáng)電觸點(diǎn)材料及其制備方法。
技術(shù)背景隨著電器產(chǎn)品向大容量、小體積的方向發(fā)展，對(duì)電觸點(diǎn)材料的要求日益增高 —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(jī)械及耐電磨損性能要 好；在分?jǐn)噙^(guò)程中產(chǎn)生的金屬飛濺少，燃弧時(shí)間短；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(diǎn)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(guó)專(zhuān)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(huì)殘留鎘鹽。由 于金屬鎘和鎘鹽對(duì)人體有很大的毒副作用，對(duì)環(huán)境有害。因此尋找能夠完全替代Ag-CdO新型電觸點(diǎn)材料成為目前國(guó)內(nèi)外研究的焦 點(diǎn)。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) Ag-氧化物系電觸點(diǎn)材料以及使用該材料的繼電器、交流通用繼電 器、汽車(chē)用繼電器CN101208762A(2) 銀-氧化物系電接觸材料的制造方法及其制品CN1571856A(3) 銀氧化錫氧化銅合金觸點(diǎn)材料CN1441071A(4) 銀氧化錫氧化銦電觸點(diǎn)線材及其生產(chǎn)工藝CN1167835A(5) 新型銀氧化錫絲材電觸頭材料制造方法CN101202169A(6) 銀氧化錫氧化鋅合金電觸點(diǎn)及其生產(chǎn)工藝CN1443864A 綜上所述，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外關(guān)于替代AgCdO材料的研究主要集中于AgSn02、AgZnO材料的組分設(shè)計(jì)與制備方法，開(kāi)發(fā)出來(lái)多個(gè)系列的AgSn02或Ag-ZnO的無(wú)鎘復(fù)合材料。這些材料由于Sn02或ZnO顆粒熱穩(wěn)定性能較好，所以在使用過(guò) 程中材料的損耗較少，具有良好的節(jié)銀效果。但是后續(xù)加工困難、使用過(guò)程中溫 升過(guò)高、分?jǐn)嗄芰^弱等問(wèn)題依舊沒(méi)有得到很好的解決，以至于在很多大功率應(yīng) 用場(chǎng)合依舊不能替代Ag-CdO材料。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的以上不足，提供一種銀氧化鎘基多元增強(qiáng)電觸點(diǎn) 材料及其制備方法，以CdO顆粒為主的多元增強(qiáng)復(fù)合材料，使其在保持Ag-CdO 材料特性-如分?jǐn)嗄芰?qiáng)、抗熔焊性好、溫升較低等優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，減少Cd用量、 降低材料在使用過(guò)程中的損耗，具有優(yōu)良的綜合性能，加工方便。為實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是本發(fā)明提供一種銀氧化鎘基多元增強(qiáng)電觸點(diǎn)材料，其包含的組分及重量百分 含量為Cd0 5 12%,以及ZnO 1 5%、 Sn02 1 5%中的至少一種，余量為 Ag。本發(fā)明上述電觸點(diǎn)材料還可以進(jìn)一步包括以下微量添加劑中的至少三種CuO0.1 2%、 0.1 l%NiO、 0.1 0.5%In2O3、 0.1 0.5% Bi203，均為重量百分 比含量。所述CdO、 ZnO、 Sn02、 CuO、 NiO、 ln203、 81203顆粒平均粒度在0.3 10pm之間。本發(fā)明還提供上述銀氧化鎘基多元增強(qiáng)電觸點(diǎn)材料的制備方法，包括以下步驟第一步，將銀錠與所需合金元素金屬塊按比例置于熔煉爐中熔煉； 所述熔煉溫度在950-130(TC之間。所述合金元素是指包括Cd金屬元素及Zn、 Sn金屬中的至少一種。 所述合金元素還可以包括Cu、 Ni、 In、 Bi金屬中的至少三種。 第二步，對(duì)第一步得到的金屬熔液進(jìn)行霧化制粉；所述霧化制粉，是指利用高壓氣體或水流沖擊熔融液態(tài)金屬流，使其霧化成 金屬小液滴，隨后冷卻獲得粉末。所述霧化制粉，其中霧化氣體壓力在0.3MPa 10MPa之間。 第二步，將霧化獲得的粉末氧化；所述氧化，其中氣體壓力在0.1 3MPa之間，溫度在500。C 85(TC之間， 氧化時(shí)間在lh 10h之間；第三步，將氧化后粉末等靜壓制成坯體； 所述等靜壓壓強(qiáng)在100 500MPa之間。 第四步，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(shí)間在2h 10h之間。 第五步，將燒結(jié)后坯體進(jìn)行熱壓；所述熱壓，其中熱壓溫度為400 900'C，熱壓壓力為300 700MPa。 第六步，對(duì)熱壓后坯體進(jìn)行復(fù)燒，復(fù)燒工藝同第四步； 所述復(fù)燒，其中燒結(jié)溫度在600 90(TC，燒結(jié)時(shí)間在2h 10h之間。 第七步，將復(fù)燒后坯體進(jìn)行熱擠壓獲得線材或帶材。所述坯體加熱溫度在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)明采用以氧化鎘顆粒為主要增強(qiáng)相，混雜其它必要如ZnO、 Sn02等顆 粒多元增強(qiáng)。這樣的材料設(shè)計(jì)不僅保持了氧化鎘材料分?jǐn)嗄芰?qiáng)、抗熔焊性?xún)?yōu)良 的特點(diǎn)，并且可以發(fā)揮ZnO、 Sn02顆粒耐電弧燒蝕能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，這樣的設(shè)計(jì) 思想不僅減少了有毒鎘元素的污染，而且可以進(jìn)一步提高材料的性能。同時(shí)添加 諸如Cu、 Ni、 In、 Bi等元素，使Zn元素與Sn元素容易實(shí)現(xiàn)預(yù)氧化過(guò)程，縮短 氧化時(shí)間，同時(shí)能夠增強(qiáng)氧化物顆粒與基體的潤(rùn)濕性，使材料在使用過(guò)程中溫升 達(dá)到使用要求，并延長(zhǎng)使用壽命。與現(xiàn)有電觸點(diǎn)用片材相比，本發(fā)明由于在原材料中添加了以上必要的元素組 份,采用了粉末冶金與熱擠壓變形相結(jié)合的制備方法，從而達(dá)到良好的加工性能， 有毒鎘含量減少，可以代替銀氧化鎘應(yīng)用于大功率繼電器。本發(fā)明的材料減少了 銀氧化鎘觸點(diǎn)生產(chǎn)應(yīng)用過(guò)程對(duì)環(huán)境的污染，并且具有更好的節(jié)銀效果。.


圖1為本發(fā)明的材料制備方法的流程圖具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說(shuō)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(shí)施例中的制備方法按照?qǐng)D1中所示的流程進(jìn)行實(shí)施。
實(shí)施例一
本實(shí)施例中，銀氧化鎘多元增強(qiáng)電觸點(diǎn)材料包含的組分及重量百分含量為
5%CdO， 5%Sn02， 1%CuO， 0.5%NiO， 0.5%In2O3，余量為Ag
稱(chēng)取17.8Kg銀錠，置于中頻感應(yīng)爐中熔化，隨后依次加入1Kg Cd、0.8Kg Sn、 0.2kgCu、 O.lkgNi、 O.lkgln，經(jīng)95(TC熔煉均勻化后，在10MPa氮?dú)鈮毫ο蚂F 化制粉，然后將霧化制得粉末裝入高壓容器中加熱至50(TC，氧化10h，氧氣壓 力為3MPa。將氧化好的粉末在等靜壓100MPa下壓制成坯體，隨后在氧氣氣氛 60(TC燒結(jié)10h。將燒結(jié)后的坯體在900。C， 300MPa壓力下熱壓，然后將熱壓坯 體在氧氣氣氛850。C復(fù)燒5h。將復(fù)燒后坯體進(jìn)行熱擠壓，熱擠壓溫度600。C，模 具預(yù)熱溫度為100'C，擠壓比為IO，擠壓速度5cm/min。所獲得的材料性能為 抗拉強(qiáng)度315MPa;電阻率2.2pXlcm;硬度95HV(退火態(tài))；密度10.0g/cm3; 氧化物顆粒平均粒度為0.3,。
實(shí)施例二
本實(shí)施例中，銀氧化鎘多元增強(qiáng)電觸點(diǎn)材料包含的組分及重量百分含量為
6%CdO， 2%ZnO， 0.3%Bi2O3， 0.1%NiO， 0.5%In2O3，余量為Ag
稱(chēng)取18Kg銀錠,置于中頻感應(yīng)爐中熔化，隨后依次加入1.2Kg Cd、0.4Kg Zn、 0.3kgCu、 0.02kgNi、 0.06kgBi、 O.lkgln,經(jīng)1300。C熔煉均勻化后，在0.3MPa 氮?dú)鈮毫ο拢F化制粉，然后將霧化制得粉末裝入高壓容器中加熱至85(TC，氧 化lh，氧氣壓力為0.1MPa。將氧化好的粉末在等靜壓500MPa下壓制成坯體， 隨后在氧氣氣氛900'C燒結(jié)2h。將燒結(jié)后的坯體在400'C， 700MPa壓力下熱壓， 然后將熱壓坯體在氧氣氣氛900。C復(fù)燒2h。將復(fù)燒后坯體進(jìn)行熱擠壓，熱擠壓溫 度900'C，模具預(yù)熱溫度為500°C，擠壓比為400，擠壓速度8cm/min。所獲得 的材料性能為抗拉強(qiáng)度280MPa;電阻率2.0nQ.cm;硬度75HV (退火態(tài))； 密度10.1g/cm3;氧化物顆粒平均粒度為0.5,
實(shí)施例三
7本實(shí)施例中，銀氧化鎘多元增強(qiáng)電觸點(diǎn)材料包含的組分及重量百分含量為
7%CdO， 6%Sn02, 0.1%CuO， 0.5%NiO， 0.5%Bi2O3，余量為Ag
稱(chēng)取17Kg銀錠，置于中頻感應(yīng)爐中熔化，隨后依次加入1.4KgCd、 1.2KgZn、 0.02kgCu、 O.lkgNi、 O.lkgBi，經(jīng)1150'C熔煉均勻化后，在5MPa氮?dú)鈮毫ο拢?霧化制粉，然后將霧化制得粉末裝入高壓容器中加熱至65(TC，氧化8h，氧氣壓 力為lMPa。將氧化好的粉末在等靜壓250MPa下壓制成坯體，隨后在氧氣氣氛 75(TC燒結(jié)5h。將燒結(jié)后的坯體在750°C， 500MPa壓力下熱壓，然后將熱壓坯 體在氧氣氣氛750。C復(fù)燒5h。將復(fù)燒后坯體進(jìn)行熱擠壓，模具預(yù)熱溫度為350°C ， 熱擠壓溫度700'C，擠壓比為250，擠壓速度7cm/min。所獲得的材料性能為-抗拉強(qiáng)度330MPa;電阻率2.3nXIcm;硬度卯HV(退火態(tài))；密度9.85g/cm3; 氧化物顆粒平均粒度為lfim。
實(shí)施例四
本實(shí)施例中，銀氧化鎘多元增強(qiáng)電觸點(diǎn)材料包含的組分及重量百分含量為
10%CdO， 3%ZnO， 2%CuO， 0.2%NiO, 0.3%In2O3， 0.5Bi2O3，余量為Ag
稱(chēng)取16.8Kg銀錠，置于中頻感應(yīng)爐中熔化，隨后依次加入2.0KgCd、 0.6KgZn、 0.4kgCu、 0.04kgNi、 O.lkgBi、 0.06kgln，經(jīng)均勻化后，在2MPa氮?dú)?壓力下，1050。C霧化制粉，然后將霧化制得粉末裝入高壓容器中加熱至700。C， 氧化8h。將氧化好的粉末在等靜壓300MPa下壓制成坯體，隨后在氧氣氣氛85(TC 燒結(jié)5h。將燒結(jié)后的坯體在75(TC， 550MPa壓力下熱壓，然后將熱壓坯體在氧 氣氣氛85(TC復(fù)燒5h。將復(fù)燒后坯體進(jìn)行熱擠壓獲得絲材，熱擠壓溫度70(TC， 模具預(yù)熱溫度為400'C，擠壓比為200，擠壓速度6cm/min。所獲得的材料性能 為抗拉強(qiáng)度350MPa;電阻率2.4MD.cm;硬度100HV (退火態(tài))；密度 9.7g/cm3;氧化物顆粒平均粒度為2pm。
實(shí)施例五
本實(shí)施例中，銀氧化鎘多元增強(qiáng)電觸點(diǎn)材料包含的組分及重量百分含量為-12%CdO， l%ZnO， l%Sn02, 0.1%NiO， 0.1In2O3， 0.2Bi2O3，余量為Ag
稱(chēng)取17.6Kg銀錠，置于中頻感應(yīng)爐中熔化，隨后依次加入2.4Kg Cd、0.16KgZn、 0.2kg Sn、 0.02kg Ni、 0.04kg Bi、 0.02kg In，經(jīng)均勻化后，在lMPa 氮?dú)鈮毫ο拢?25(TC霧化制粉，然后將霧化制得粉末裝入高壓容器中加熱至 800°C，氧化3h。將氧化好的粉末在等靜壓300MPa下壓制成坯體，隨后在氧氣 氣氛850'C燒結(jié)5h。將燒結(jié)后的坯體在75(TC， 400MPa壓力下熱壓然后將熱壓 坯體在氧氣氣氛85(TC復(fù)燒5h。將復(fù)燒后坯體進(jìn)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350，擠壓速度5cm/min。所獲得的材
料性能為抗拉強(qiáng)度340MPa;電阻率2.3^X111;硬度105HV (退火態(tài))；
密度9.8g/cm3;氧化物顆粒平均粒度為2nm。
實(shí)施六
本實(shí)施例中，銀氧化鎘多元增強(qiáng)電觸點(diǎn)材料包含的組分及重量百分含量為
5%CdO， 5%ZnO， 5%Sn02， 0.2%NiO， 0.5%In2O3， 0.3%Bi2O3，余量Ag
稱(chēng)取16.8Kg銀錠，置于中頻感應(yīng)爐中熔化，隨后依次加入1.8KgCd、 0.4Kg Zn、 0.8kg Cu、 0.04kgNi、 0.06kg Bi、 0.1kg In，經(jīng)均勻化后，在3MPa氮?dú)鈮毫?下，IIOO'C霧化制粉，然后將霧化制得粉末裝入高壓容器中加熱至80(TC，氧化 10h。將氧化好的粉末在等靜壓450MPa下壓制成坯體，隨后在氧氣氣氛700°C 燒結(jié)10h。將燒結(jié)后的坯體在800°C, 400MPa壓力下熱壓，然后將熱壓坯體在 氧氣氣氛700。C復(fù)燒10h。將復(fù)燒后坯體進(jìn)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。所獲得的材料性能
為抗拉強(qiáng)度380MPa;電阻率2.45nQ.Cm;硬度100HV (退火態(tài))；密度
9.78g/cm3;氧化物顆粒平均粒度為3拜。
權(quán)利要求
1、一種銀氧化鎘多元增強(qiáng)電觸點(diǎn)材料，其特征在于包含的組分及重量百分含量為CdO 5～12％，以及ZnO 1～5％、SnO21～5％中的至少一種，余量為Ag。
2. 如權(quán)利要求1所述的銀氧化鎘多元增強(qiáng)電觸點(diǎn)材料，其特征在于，進(jìn)一步包括以下微量添加劑中的至少三種CuO 0.1 2%、 0.1 l%NiO、 0.1 0.5In2O3、 0.1 0.5%Bi2O3，此處均為重量百分含量。
3. 如權(quán)利要求2所述的銀氧化鎘多元增強(qiáng)電觸點(diǎn)材料，其特征在于，所述CuO、 NiO、 ln203、 Bb03顆粒平均粒度在0.3 10prn之間。
4. 如權(quán)利要求1所述的銀氧化鎘多元增強(qiáng)電觸點(diǎn)材料，其特征在于，所述CdO、 ZnO、 81102顆粒平均粒度在0.3 10拜之間。
5. —種如權(quán)利要求l所述的銀氧化鎘多元增強(qiáng)電觸點(diǎn)材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟-第一步，將銀錠與所需合金元素金屬塊按比例置于熔煉爐中熔煉；第二步，對(duì)第一步得到的金屬熔液進(jìn)行霧化制粉；第三步，將霧化獲得的粉末進(jìn)行氧化；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(jìn)行熱壓；第七步，對(duì)熱壓后坯體進(jìn)行復(fù)燒，復(fù)燒工藝同第四步；第八步，將復(fù)燒后坯體進(jìn)行熱擠壓獲得線材或帶材。
6. 如權(quán)利要求5所述的銀氧化鎘多元增強(qiáng)電觸點(diǎn)材料的制備方法，其特征在于，第一步中，所述熔煉，其中熔煉溫度在950 1300'C之間。
7. 如權(quán)利要求5所述的銀氧化鎘多元增強(qiáng)電觸點(diǎn)材料的制備方法，其特征在于，第一步中，所述合金元素，是指包括Cd金屬元素及Zn、 Sn金屬中的至少一種，還可以包括Cu、 Ni、 In、 Bi金屬中的至少三種。
8. 如權(quán)利要求5所述的銀氧化鎘多元增強(qiáng)電觸點(diǎn)材料的制備方法，其特征在于，第二步中，所述霧化，霧化氣體壓力在0.3MPa 10MPa之間。
9、 如權(quán)利要求5所述的銀氧化鎘多元增強(qiáng)電觸點(diǎn)材料的制備方法，其特征在于，第三步中，所述氧化，其中氣體壓力在0.1 3MPa之間，溫度在350。C 85(TC之間，氧化時(shí)間在lh 10h之間。
10、 如權(quán)利要求5所述的銀氧化鎘多元增強(qiáng)電觸點(diǎn)材料的制備方法，其特征在于，第四步中，所述等靜壓壓強(qiáng)在100 500MPa之間。
11、 如權(quán)利要求5所述的銀氧化鎘多元增強(qiáng)電觸點(diǎn)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 卯0'C，燒結(jié)時(shí)間在2h 10h之間。
12、 如權(quán)利要求5所述的銀氧化鎘多元增強(qiáng)電觸點(diǎn)材料的制備方法，其特征在于，第六步中，所述熱壓，其中熱壓溫度為400 卯(TC，熱壓壓力為300 700MPa，熱壓時(shí)間為lmin 30min。
13、 如權(quán)利要求5所述的銀氧化鎘多元增強(qiáng)電觸點(diǎn)材料的制備方法，其特征在于，第七步中，所述復(fù)燒，其中燒結(jié)溫度在600 900。C，燒結(jié)時(shí)間在2h 10h之間。
14、 如權(quán)利要求5所述的銀氧化鎘多元增強(qiáng)電觸點(diǎn)材料的制備方法，其特征在于，第八步中，所述坯體加熱溫度在600 90(TC，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(kāi)一種銀氧化鎘多元增強(qiáng)電觸點(diǎn)材料及其制備方法，材料包含的組分及重量百分含量為CdO 5～12％，以及ZnO 1～5％、SnO₂ 1～5％中至少一種，余量為Ag。本發(fā)明由于在原材料中采用了多相增強(qiáng)，綜合各增強(qiáng)相優(yōu)點(diǎn)，從而使得該材料在保持Ag-CdO原有優(yōu)良抗熔焊、分?jǐn)嗄芰?qiáng)、溫升低等優(yōu)點(diǎn)外，減少了有毒鎘的用量，并且具有更好的耐電弧燒蝕能力，具有明顯的節(jié)銀效果，可以代替銀氧化鎘應(yīng)用于大功率繼電器，減少了銀氧化鎘觸點(diǎn)生產(chǎn)應(yīng)用過(guò)程對(duì)環(huán)境的污染。
文檔編號(hào)H01H1/0237GK101651051SQ20091005506
公開(kāi)日2010年2月17日 申請(qǐng)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(lè)生 申請(qǐng)人:溫州宏豐電工合金有限公司