专利名称：AgNi电触头材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种粉末合金材料技术领域的电触头材料，具体地说，涉及的是 一种AgNi电触头材料及其制备方法。
背景技术：
Ag-Ni触头材料具有良好的导电、导热性能，接触电阻低而稳定，抗侵蚀性 能优良，并且容易加工，焊接性能优良。另外，该材料制造成本低，适合大规模 生产。因此Ag-Ni材料一直是中小容量控制电器中首选的触头材料。近年来， 国内外不断推出各种系列的新型断路器，这些新型的断路器要求更小的体积，更 高的分断能力。
因此如何进一步提高AgNi材料的抗熔焊性能，以扩大其使用电流范围，就 具有重要的实用价值。关于改善AgNi材料抗熔焊性的方法，国内外基本研究方 向为在AgNi材料中添加 一种或几种组合的添加剂。具体如下
(1) U.S.Pat.No.5,198015;
(2) Morin， L.; Jemma,N.B; Contacts materials performances under break arc in automotive applications.IEEE transactions on components and packaging technologies, Volume:23 Issure:2， June 2000. pp 367-375.
(3) 郑福前、谢明；Ag-10Ni合金的机械合金化，贵金属，1998.19(4)
(4) 一种低压电器用的电触头材料；CN100365747C
(5) —种抗熔焊性高的银镍基电触头材料及其制备方法；CN1478913A 文献(1)中报道了在AgNi材料中添加亚微米NiO颗粒，使其分布在Ni
颗粒之间，从而使得在使用过程中Ni颗粒与NiO颗粒共同作用减少触头表面电 弧聚集。
文献(2)、 (4)、 (5)描述了在AgNi材料中添加W， Mo， Cr，金刚石等元 素，结果表明尽管这些添加元素对抗熔焊性没有直接改善，但是这些元素可以降 低AgNi材料的表面接触电阻，在 -定程度上间接改善了材料的抗熔焊性能。文献(3)描述了采用机械合金方法制备AgNi材料的性能，表明机械合金 化方法有助于改善材料抗熔焊性能。
综上所述，国内外研究对于改善Ag-Ni材料的抗熔焊性做了不少的研究工 作，机械合金化容易引入外来杂质，已有的添加元素对于材料抗熔焊性的提高有 限，Ag-Ni材料的抗熔焊性依然不如Ag-CdO和Ag-Sn02系列材料。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的不足和缺陷，提供一种抗熔焊性能高的新型 AgNi电触头材料及其制备方法，可以进一步改善AgNi材料的抗熔焊性能，从 而扩大AgNi材料的使用范围。
为实现上述的目的，本发明采用的技术解决方案是
本发明提供一种抗熔焊性能高的新型AgNi电触头材料，其包含的组分及重 量百分比含量为5%^镍(Ni) 210%、 0.1%^碳化钨(WC) ^5%，余量为银； 银粉和镍粉的平均粒度为-200目，WC粉平均粒度在0.1 10um之间。
本发明还提供上述新型AgNi电触头材料的制备方法，采用压制、烧结、挤 压成型，在制备中对工艺流程中的一些条件参数进行控制，实现镍颗粒的纤维排 布。该方法包括以下步骤
第一步，首先将Ag粉和Ni粉过筛；
第二步，将WC粉和过筛后的银粉、镍粉按成分比例混合球磨； 第三步，将球磨后的粉末压制成坯料；
所述将球磨后的粉末压制成坯料，是指在100MPa 500MPa等静压压强下 将球磨后的粉末压制成坯料。
第四步，对压制成型的坯料进行烧结；
所述烧结，其中烧结温度为750 950'C，烧结时间为l 10h，氢气气氛或 惰性气氛保护。
第五步，对烧结后的坯料进行热压；
所述热压，其中热压温度500 950。C，热压压力在100 700MPa之间，热 压保温时间为5 60min。
第六步，对热压后的坯体进行复烧；
所述复烧，其中工艺参数同第四步，即烧结温度为750 95(TC，烧结时间为l 10h，氢气气氛或惰性气氛保护。
第七步，对复烧后的坯体进行热挤压，得到所述的新型AgNi触头材料。 所述热挤压是在液压机上进行。
所述热挤压，其中坯料加热温度在400 900°C，挤压模具预热温度100 50(TC，挤压速度为5 8cm/min，挤压比为10 400。
本发明的新型AgNi触头材料，经过装机试验检测表明，抗熔焊性能与 Ag-Cd012相当。电寿命比市场常见的AgNi材料提高10倍以上，其他性能没有 下降，制造成本相当。这主要是因为在添加高熔点且可分解的WC颗粒后，改 善了触头表面的抗熔焊性，延长了触头材料的使用寿命。当WC含量超过5wt。/0 后，将影响材料的加工性能，使后续产品加工变得困难。当WC含量小于0.1wt% 时，其对材料抗熔焊性能的改善不明显。
图1为本发明的实施例生产工艺流程图
具体实施例方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，以下的说明仅为理解本 发明技术方案之用，不用于限定本发明的范围，本发明的保护范围以权利要求书
为准。 实施例-
1 、首先将89.9wt%Ag粉和10wt%Ni粉过200目筛；
2、 之后与0.1wt。/。的WC粉(平均粒度为0.1啤)混合球磨；
3、 然后将球磨好的粉料在等静压强为100MPa下压制成坯体；
4、 将压坯在氢气气氛下95(TC烧结5h;
5、 随后对烧结体进行热压，热压温度为500'C，热压压力为700MPa，保压 5分钟；
6、 然后将热压后坯体按照上述歩骤4)烧结工艺复烧一次；
7、 再将复烧后的坯体在液压机上进行热挤压成线材或板材，热挤压温度为 400°C，热挤压速度为5cm/min，模具预热温度为IO(TC，挤压比为10。
相比传统AgNi材料，所获得材料电寿命提高10倍，抗瑢焊性能提高300%， 抗拉强度为356MPa,电阻率为1.9^acm，硬度97HV。实施例二
1 、首先将90%Ag粉和5wt%Ni粉过200目筛；
2、 之后与5wty。的WC粉(平均粒度为l(Him)混合球磨；
3、 然后将球磨好的粉料在等静压强为500MPa下压制成坯体；
4、 将压坯在氢气气氛下75(TC烧结10h;
5、 随后对烧结体进行热压，热压温度为95(TC，热压压力为100MPa，保压 60分钟；
6、 然后将热压后坯体按照上述步骤4)烧结工艺复烧一次；
7、 再将复烧后的坯体在液压机上进行热挤压成线材或板材，热挤压温度为 90(TC，热挤压速度为8cm/min，模具预热温度为500°C，挤压比为400。
相比传统AgNi材料，所获得材料电寿命提高12倍，抗熔焊性能提高500%， 抗拉强度为383MPa，电阻率为2.1nQ.cm，硬度105HV。
实施例三 -1 、首先将90wt%Ag粉和6wt%Ni粉过200目筛；
2、 之后与4wt。/。的WC粉(平均粒度为0.1pm)混合球磨；
3、 然后将球磨好的粉料在等静压强为400MPa下压制成坯体；
4、 将压坯在氢气气氛下90(TC烧结8h;
5、 随后对烧结体进行热压，热压温度为550'C，热压压力为700MPa，保压 40分钟；
6、 然后将热压后坯体按照上述步骤4)烧结工艺复烧一次；
7、 再将复烧后的坯体进行热挤压成线材或板材，热挤压温度为45(TC，热 挤压速度为8cm/min，模具预热温度为250°C，挤压比为250。
相比传统AgNi材料，所获得材料电寿命提高15倍，抗瑢焊性能提高600%， 抗拉强度为390MPa，电阻率为2.2^.cm，硬度IIOHV。
实施例四
1 、首先将85wt%Ag粉和10wt%Ni粉过200目筛；
2、之后与5wt。/。的WC粉(平均粒度为lpm)混合球磨；3、 然后将球磨好的粉料在等静压强为500MPa下压制成坯体；
4、 将压坯在氢气气氛下800'C烧结10h;
5、 随后对烧结体进行热压，热压温度为600'C，热压压力为500MPa，保压 IO分钟；
6、 然后将热压后坯体按照上述步骤4)烧结工艺复烧一次；
7、 再将复烧后的坯体在液压机上进行热挤压成线材或板材，热挤压温度为 450°C，热挤压速度为5cm/min，模具预热温度为450°C，挤压比为50。
相比传统AgNi材料，所获得材料电寿命提高13倍，抗熔焊性能提高400%， 抗拉强度为366MPa，电阻率为2.(Vacm，硬度98HV。
实施例五
1 、首先将88wt%Ag粉和9wt%Ni粉过200目筛；
2、 之后与3wt。/。的WC粉(平均粒度为2pm)混合球磨；
3、 然后将球磨好的粉料在等静压强为150MPa下压制成坯体；
4、 将压坯在氩气气氛下900。C烧结3h;
5、 随后对烧结体进行热压，热压温度为55(TC，热压压力为500MPa，保压 30分钟；
6、 然后将热压后坯体按照上述步骤4)烧结工艺复烧一次；
7、 再将复烧后的坯体在液压机上进行热挤压成线材或板材，热挤压温度为 700°C，热挤压速度为7cm/min，模具预热温度为450°C ，挤压比为400。
相比传统AgNi材料，所获得材料电寿命提高13倍，抗熔焊性能提高350%， 抗拉强度为343MPa，电阻率为2.0tiacm，硬度IOOHV。
实施例六
1 、首先将94.9wt%Ag粉和5wt%M粉过200目筛；
2、 之后与0.1wt。/。的WC粉(平均粒度为O.lpm)混合球磨；
3、 然后将球磨好的粉料在等静压强为150MPa下压制成坯体；
4、 将压坯在氢气气氛下850'C烧结8h;
5、 随后对烧结体进行热压，热压温度为650'C，热压压力为450MPa，保压60分钟；
6、 然后将热压后坯体按照上述步骤4)烧结工艺复烧一次；
7、 再将复烧后的坯体在液压机上进行热挤压成线材或板材，热挤压温度为 500°C，热挤压速度为5cm/min，模具预热温度为200°C,挤压比为80。
相比传统AgNi材料，所获得材料电寿命提高11倍，抗熔焊性能提高400%， 抗拉强度为390MPa，电阻率为2.1^Q.cm，硬度103HV。
权利要求
1.一种AgNi电触头材料，其特征在于，包含的组分及重量百分比含量为5％≤镍≤10％、0.1％≤碳化钨≤5％，余量为银。
2. 根据权利要求l所述的AgNi电触头材料，其特征在于，所述银、镍的平 均粒度为-200目。
3. 根据权利要求1所述的AgNi电触头材料，其特征在于，所述碳化钨平均 粒度在0.1 10um之间。
4. 一种如权利要求1所述的AgNi电触头材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤第一步，首先将银Ag粉和镍Ni粉过筛；第二步，将碳化钨WC粉和过筛后的银粉、镍粉按成分比例混合球磨； 第三步，将球磨后的粉末压制成坯料； 第四步，对压制成型的坯料进行烧结； 第五步，对烧结后的坯料进行热压； 第六步，对热压后的坯体进行复烧；第七步，对复烧后的坯体进行热挤压，得到所述的新型AgNi触头材料。
5. 如权利要求4所述的AgNi电触头材料的制备方法，其特征在于，第三步 中，所述将球磨后的粉末压制成坯料，是指在100MPa 500MPa等静压压强下 将球磨后的粉末压制成坯料。
6. 如权利要求4所述的AgNi电触头材料的制备方法，其特征在于，第四步 中，所述烧结，其中烧结温度为750 95(TC，烧结时间为l 10h，氢气气氛或 惰性气氛保护。
7. 如权利要求4所述的AgNi电触头材料的制备方法，其特征在于，第五步 中，所述热压，其中热压温度500 95(TC，热压压力在100 700MPa之间，热 压保温时间为5 60min。
8. 如权利要求4所述的AgNi电触头材料的制备方法，其特征在于，第六步 中，所述复烧，其中工艺参数同第四步，即烧结温度为750 950°C，烧结时间 为l 10h，氢气气氛或惰性气氛保护。
9. 如权利要求4所述的AgNi电触头材料的制备方法，其特征在于，第七步 中，所述热挤压，其中坯料加热温度在400 卯0'C，挤压模具预热温度100 500°C，挤压速度为5 8cm/min，挤压比为10 400。
10. 如权利要求4或9所述的AgNi电触头材料的制备方法，其特征在于， 第七步中，所述热挤压是在液压机上进行。
全文摘要
本发明公开一种AgNi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5％≤镍≤10％、0.1％≤碳化钨≤5％，余量为银。本发明考虑镍颗粒的分布及纤维取向，制造工艺采用球磨、压制、烧结、挤压工艺方法。由于碳化钨具有高硬度、高强度、高熔点，与银的结合强度较好，与传统AgNi电触头材料相比，本发明得到的AgNi电触头材料具有更高的抗熔焊性，耐电弧烧损能力和较高的电寿命。
文档编号C22C1/05GK101608272SQ20091005505
公开日2009年12月23日 申请日期2009年7月20日 优先权日2009年7月20日
发明者甘可可, 祁更新, 晓 陈, 陈乐生 申请人:温州宏丰电工合金有限公司