专利名称：一种银镍基电触头材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于粉末冶金技术领域，具体是指电触头材料及其制备方法，特别是指一 种配电电器用抗熔焊性能高的银镍(AgNi)基电触头材料及其制备方法。
背景技术：
银镍(AgNi)基触头材料具有良好的导电、导热性能，接触电阻低且稳定，抗电弧 侵蚀性能优良，并且容易加工，焊接性能优良，可以从线材或成型带材直接焊接于触头底 座，该材料可以有效地加以利用。另外，该材料制造成本低，适合大规模生产。因此，AgM材 料一直是中小容量控制电器中的首选触点材料，然而由于现代工业对开关电器小型化、工 作寿命和可靠性要求的不断提高，以及现代工业配电电压等级的提高，AgNi触头材料的缺 点——抗熔焊性能差变的愈来愈明显，已经无法满足国内外各种实现更小体积以及更高分 断能力的断路器对触点材料的要求。因此，如何进一步提高AgNi材料的抗熔焊能力，以扩大其使用电流范围，具有重 要实际应用价值。通过检索，最新的中国专利公开号CN101608272A公开的AgNi电触头材 料及其制备方法，其通过银镍材料中添加碳化钨进行改性，但是，碳化钨在500°C以上就开 始活性氧化，其抗氧化能力差，而触头材料往往工作于电弧放电的环境下，导致该种触头材 料氧化，耐电弧烧损能力差，严重降低其电寿命和分断能力。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种高抗熔焊性的 银镍基电触头材料及其制备方法，进一步提高AgNi电触头材料抗熔焊性能，从而扩大AgNi 电触头材料应用范围。为实现上述目的，本发明的技术方案是包含的组分及重量百分比含量为 镍彡30%,0. 1彡碳化钽彡10%，余量为银。进一步设置是所述的碳化钽的平均粒度为0. 1 10 μ m。本发明的另一个技术方案是提供了一种银镍基电触头材料的制备方法，其技术方 案是包括以下步骤(1)首先将银粉和镍粉过筛，筛的目数小于200目；(2)将碳化钽粉末与经过过筛的银粉和镍粉按照比例混合球磨，其比例为 镍彡30%,0. 1彡碳化钽彡10%，余量为银；(3)将球磨混合好的粉末中添加粘结剂进行制粒；(4)对经过制粒的粉末进行模压成型制成胚体；(5)对坯体在有保护性气氛下进行脱粘结剂烧结；(6)对烧结后的坯体进行复压；(7)对复压后的坯体进行退火，得到所述的银镍基电触头材料。所述的步骤(3)中，所述将球磨混合好的粉末进行制粒，是指向混合好的粉末中添加粘结剂，并进行擦筛制粒。所述的粉镍为羰基镍粉，其平均粒度为4 7μπι。所述步骤(4)中，所述对经过制粒的粉末进行模压成型，是指在100 600MPa压 强下对经过制粒的粉末进行模压成型。所述步骤(5)中，所述对压制成型的坯体在有保护 性气氛下进行脱脂烧结，脱脂温度在200 500°C之间，保温时间为0. 5 5小时，烧结温度 在750 950°C，烧结时间为3 6小时，氢气气氛或者惰性气氛保护。所述步骤(6)中，所 述对烧结后的坯体进行复压，是指在400 1400MPa压强下进行压制，保压时间3 10秒 钟。所述步骤(7)对复压后的坯体进行退火处理，其工艺条件是处理温度为400 650°C， 保温时间为2 6小时，氢气气氛或惰性气氛保护。所述的步骤⑷和步骤(6)中，所述模 压成型和复压均是在油压机上进行。本发明的银镍基电触头材料，TaC具有高硬度、高强度、高熔点，与银、镍的结合强 度较好，与现有的银镍电触头材料(用于控制电器)相比，本发明的电触头材料抗熔焊性提 高了 6倍以上，耐电弧烧损能力和电寿命提高了 3-7倍，主要应用于低压配电电器触点。另 夕卜，相较于对比文件CN101608272A，本发明选用TaC相对于WC有以下优点1.WC的抗氧化 能弱，在空气中500°C即开始氧化，而TaC在1100°C才开始氧化，因此本发明的电触头材料 的稳定性大为提高；2. TaC熔点3880°C，而WC仅为2867°C，因此本发明的添加了 TaC的电 触头材料抗熔焊性和耐烧损能力均比添加WC的要高。下面结合说明书附图和具体实施方式
对本发明做进一步介绍。
图1是本发明的材料制备工艺流程图
图2是实施例2的金相组织照片X200 ；图3是实施例2的断口扫描电镜照片。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明进行具体的描述，只用于对本发明进行进一步说明，不 能理解为对本发明保护范围的限定，该领域的技术工程师可根据上述发明的内容对本发明 作出一些非本质的改进和调整。实施例一(1)首先将69. 9wt% Ag粉和30wt% Ni粉过200目筛；本实施例该Ni粉为经过 还原的镍粉，一是为了去掉粉末表面的氧化物；二是降低粉末中水分含量；三是提高粉末 的表面活性；(2)之后与0. Iwt % TaC (1 2 μ m)粉混合球磨；(3)然后向球磨好的粉中添加粘结剂，并过筛制粒(4)再将制粒好的粉料在油压机上进行模压成型，压强为400MPa ；(5)随后将压坯在氢气气氛下进行脱脂烧结，脱脂温度为320°C，并保温lh，随后 升温到900°C烧结5h ；(6)再将烧结坯体在油压机上进行复压，压制压强600MPa ；(7)对复压后的产品在氢气保护气氛下进行退火，退火温度为600°C，时间为3h ；
(8)再将退火后的坯体在油压机上进行第二次复压，压制压强1400MPa。本实施例该粘结剂可选用石蜡类粘结剂，并在步骤(5)烧结脱掉。经检测，本发明所获得的AgNi基电触头材料密度为9. 7g/cm3,电阻率 2· 75μΩ · cm，硬度 ΗΒ85。实施例二(1)首先将65wt% Ag粉和30wt% Ni粉过200目筛；(2)之后与5wt % TaC (1 2 μ m)粉混合球磨；(3)然后向球磨好的粉中添加粘结剂，并过筛制粒
(4)再将制粒好的粉料在油压机上进行模压成型，压强为400MPa ；(5)随后将压坯在氢气气氛下进行脱脂烧结，脱脂温度为320°C，并保温lh，随后 升温到900°C烧结5h ；(6)再将烧结坯体在油压机上进行复压，压制压强600MPa ；(7)对复压后的产品在氢气保护气氛下进行退火，退火温度为600°C，时间为3h ；(8)再将退火后的坯体在油压机上进行第二次复压，压制压强1400MPa。经检测，本发明所获得的AgNi基电触头材料密度为9. 98g/cm3,电阻率 2· 92μΩ · cm，硬度 ΗΒ103. 5。实施例三(1)首先将67wt% Ag粉和30wt% Ni粉过200目筛；(2)之后与3wt% WtTaCd 2 μ m)粉混合球磨；(3)然后向球磨好的粉中添加粘结剂，并过筛制粒(4)再将制粒好的粉料在油压机上进行模压成型，压强为400MPa ；(5)随后将压坯在氢气气氛下进行脱脂烧结，脱脂温度为320°C，并保温lh，随后 升温到900°C烧结5h ；(6)再将烧结坯体在油压机上进行复压，压制压强600MPa ；(7)对复压后的产品在氢气保护气氛下进行退火，退火温度为600°C，时间为3h ；(8)再将退火后的坯体在油压机上进行第二次复压，压制压强1400MPa。经检测，本发明所获得的AgNi基电触头材料密度为9. 96g/cm3,电阻率 2· 8μ Ω · cm,硬度 ΗΒ98。实施例四(1)首先将65wt% Ag粉和25wt% Ni粉过200目筛；(2)之后与IOwt % TaC (1 2 μ m)粉混合球磨；(3)然后向球磨好的粉中添加粘结剂，并过筛制粒(4)再将制粒好的粉料在油压机上进行模压成型，压强为400MPa ；(5)随后将压坯在氢气气氛下进行脱脂烧结，脱脂温度为320°C，并保温lh，随后 升温到900°C烧结5h ；(6)再将烧结坯体在油压机上进行复压，压制压强600MPa ；(7)对复压后的产品在氢气保护气氛下进行退火，退火温度为600°C，时间为3h ；(8)再将退火后的坯体在油压机上进行第二次复压，压制压强1400MPa。经检测，本发明所获得的AgNi基电触头材料密度为10. 06g/cm3,电阻率3μ Ω · cm，硬度 ΗΒ108. 2 。
权利要求
一种银镍基电触头材料，其特征在于包含的组分及重量百分比含量为10％≤镍≤30％、0.1≤碳化钽≤10％，余量为银。
2.根据权利要求1所述的银镍基电触头材料，其特征在于所述的碳化钽的平均粒度 为 0. 1 lOiim。
3.一种制备权利要求1所述的银镍基电触头材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤(1)首先将银粉和镍粉过筛，筛的目数小于200目；(2)将碳化钽粉末与经过过筛的银粉和镍粉按照比例混合球磨，其比例为镍 (30%,0. 1彡碳化钽彡10%，余量为银；(3)将球磨混合好的粉末中添加粘结剂进行制粒；(4)对经过制粒的粉末进行模压成型制成胚体；(5)对坯体在有保护性气氛下进行脱粘结剂烧结；(6)对烧结后的坯体进行复压；(7)对复压后的坯体进行退火，得到所述的银镍基电触头材料。
4.根据权利要求3所述一种制备权利要求1所述的银镍基电触头材料的制备方法，其 特征在于所述的步骤(3)中，所述将球磨混合好的粉末进行制粒，是指向混合好的粉末中 添加石蜡类粘结剂，并进行擦筛制粒。
5.根据权利要求3或4所述一种制备权利要求1所述的银镍基电触头材料的制备方 法，其特征在于所述的粉镍为羰基镍粉，其平均粒度为4 7 y m。
6.根据权利要求5所述一种制备权利要求1所述的银镍基电触头材料的制备方法，其 特征在于所述步骤(4)中，所述对经过制粒的粉末进行模压成型，是指在100 600MPa压 强下对经过制粒的粉末进行模压成型。
7.根据权利要求6所述一种制备权利要求1所述的银镍基电触头材料的制备方法，其 特征在于所述步骤(5)中，所述对压制成型的坯体在有保护性气氛下进行脱脂烧结，脱脂 温度在200 500°C之间，保温时间为0. 5 5小时，烧结温度在750 950°C，烧结时间为 3 6小时，氢气气氛或者惰性气氛保护。
8.根据权利要求7所述一种制备权利要求1所述的银镍基电触头材料的制备方法，其 特征在于所述步骤(6)中，所述对烧结后的坯体进行复压，是指在400 1400MPa压强下 进行压制，保压时间3 10秒钟。
9.根据权利要求8所述一种制备权利要求1所述的银镍基电触头材料的制备方法，其 特征在于所述步骤(7)对复压后的坯体进行退火处理，其工艺条件是处理温度为400 650°C，保温时间为2 6小时，氢气气氛或惰性气氛保护。
10.根据权利要求9所述一种制备权利要求1所述的银镍基电触头材料的制备方法，其 特征在于所述的步骤(4)和步骤(6)中，所述模压成型和复压均是在油压机上进行。
全文摘要
本发明公开了一种银镍基电触头材料及其制备方法，电触头材料包含的组分及重量百分比含量为10％≤镍≤30％、0.1≤碳化钽≤10％，余量为银。本发明主要考虑陶瓷相颗粒的分布及增强效果，制造工艺采用球磨、压制、烧结、复压、退火工艺方法。由于TaC具有高硬度、高强度、高熔点，与银、镍的结合强度较好，与普通AgNi材料相比，本发明的电触头材料具有更高的抗熔焊性，耐电弧烧损能力和电寿命，主要应用于低压配电电器触点。
文档编号C22C5/06GK101831571SQ20101019047
公开日2010年9月15日 申请日期2010年5月31日 优先权日2010年5月31日
发明者柏小平, 翁桅, 谢继峰, 颜小芳 申请人:福达合金材料股份有限公司