Ag/La_1-xSr_xCoO₃电接触复合材料的制备方法

专利名称：Ag/La_1-xSr_xCoO₃电接触复合材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种新型电接触复合材料的制备方法，具体的说，是一种Ag/La1^xSrxCoO3电接触复合材料的制备方法。
背景技术：
电接触材料及元件是电力开关、电器、仪器仪表等电子工业设备的核心元件和关键材料，广泛应用于民用、工业、军事、航天、航空、信息等各个领域中。电接触材料及元件主要承担接通、断开电路及负载电流的作用，其性能直接影响着开关电器的可靠运行与寿命。同时，电接触材料又是开关电器中的关键材料，开关电器的主要性能以及寿命的长短，在很大程度上决定于电接触材料的好坏。目前，我国年消耗银基电接触材料已超过100亿元，而且市场需求持续快速增长。迄今为止，Ag/CdO材料依然被认为是电接触性能最佳的首选材料。然而，Ag/CdO材料存在严重的环境问题，2003年2月欧盟颁布了关于《在电子电气设备中限制使用某些有害物质》(2002/95/EC-RoHS指令)、《废旧电气电子设备》(2002/96/EC-WEEE指令)2个重要指令。因此，世界各国大力发展新体系环保型电接触材料，其中最具代表性的有Ag/Sn02材料、Ag/导电陶瓷材料等。我国电接触材料生产企业众多，但在Ag/Sn02电接触材料方面与国外还存在较大差距，为满足国民经济发展需求，综合性能优良的新体系环保电接触材料亟待开发。

发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种新型的Ag/Lal-xSrxCo03电接触复合材料的制备方法。为解决技术问题，本发明的解决方案是提供一种AgzlahSrxCoO3电接触复合材料的制备方法，具体包括如下步骤(I)采用溶胶-凝胶法制备LahSrxCoO3体系导电陶瓷微纳粉体；(2)将上述Lai_xSrxCo03微纳粉体与银粉在V型混粉器中混合均匀，La1^xSrxCoO3粉体占混合粉体总质量的8% 20% ;(3)将混合均匀后的粉体通过等静压压制成坯体，然后依次经过烧结、复压、复烧工艺，最后热挤压成型获得AgZLahSrxCoO3电接触复合材料。2、根据权利要求I所述AgzlahSrxCoO3电接触复合材料的制备方法，其特征在于，
步骤⑴中所采用溶胶-凝胶法制备LahSrxCoO3体系导电陶瓷微纳粉体的方法是将La(N03)3、Sr(NO3)2^ Co (NO3)2 · 6H20按化学计量比溶入去离子水中，在充分搅拌下加入适量柠檬酸作螯合剂，用氨水或乙二胺调节溶液PH值至6 10，有利于形成溶胶。在静置陈化的过程中通过一定温度的水浴保温、蒸发掉多余溶剂后形成湿凝胶，然后在120°C干燥12h得到干凝胶，在空气或氧气气氛中600°C 800°C烧结，升温速率I 10°C /min，保温2 6h,即可得到黑色LapxSrxCoO3纳米粉体。
其中，LahSrxCoO3导电陶瓷中X的取值为0. I 0.9，螯合剂柠檬酸用量与溶胶中金属离子的总量之比N/J为I : I 2 : 1，陈化过程中的水浴温度为30°C 90°C，最后得到的LahSrxCoO3粉体分散后单个粒径为20 50nm，团聚的大颗粒粒径为50 500nm。本发明中，步骤(2)中所述混粉エ艺中，LahSrxCoO3粉体的粒径范围为50 500nm,银粉的粒径范围为0. 01 50 y m,混粉时间I 6h ;本发明中，步骤(3)中所述等静压压强范围100 500MPa ；本发明中，步骤(3)中所述烧结エ艺，是指在氩气气氛保护下烧结，烧结温度700 900°C，烧结时间2 IOh ;本发明中，步骤(3)中所述复压エ艺，是在500 800°C下进行热压，压强范围 300 8OOMPa,保温(压)时间10 9Omin ；本发明中，步骤(3)中所述复烧エ艺，是指在氢气气氛保护下再次烧结，烧结温度700 900°C，烧结时间2 IOh ;本发明中，步骤(3)中所述热挤压成型エ艺中，模具预热温度300 800°C，坯料温度300 800°C，挤压比范围为10 100，挤压速度为I 10cm/min。与现有Ag/Sn02电接触复合材料相比，本发明的有益效果是通过溶胶-凝胶法制得AgzlahSrxCoO3电接触复合材料中的增强相LahSrxCoO3为纳米级粉末，其高比表面活性可改善电弧作用下电接触材料表面微熔池中的熔体粘度，综合提高电接触材料的电导率、机械强度、耐磨性、抗电弧烧蚀等性能，同时不存在加工、成型困难的问题。LahSrxCoO3属于钙钛矿结构的系列高温超导陶瓷，已报导的室温电阻率低至IO^5Q cm量级，与电接触材料的电阻率(10_6Q cm量级)相近。而Sn02的电阻率为93 Q cm,通过实验，AgZLa1^xSrxCoO3材料的电接触性能优于Ag/Sn02。本发明通过表面载银技术在LahSrxCoO3表面预先覆盖上银层，改善了增强相与银基体的润湿性；确保AgzlahSrxCoO3电接触材料受电弧侵蚀后表面不会出现严重的LahSrxCoO3偏聚，更重要的是LahSrxCoOd^S相会提前在Ag熔点(960°C )附近分解，从而使AgZLahSrxCoO3的工作性能类似于Ag/CdO,在发生电弧时具有显著的吹弧、灭弧作用，延长材料的使用寿命。本发明通过选择综合性能优良的增强相材料LahSrxCoO3,不仅提高了电接触复合材料中增强相的掺量，还扩展了电接触材料的电寿命。一般而言，相比Ag/Sn02材料，Ag/La1^xSrxCoO3可节约用银3 % 8 %。
具体实施例方式以下通过实例进ー步对本发明进行描述。本发明提供的Ag/Lal_xSrxCo03电接触复合材料的制备方法，具体包括如下步骤(I)采用溶胶-凝胶法制备LahSrxCoO3体系导电陶瓷微纳粉体；(2)将上述Lai_xSrxCo03微纳粉体与银粉在V型混粉器中混合均匀，La1^xSrxCoO3粉体占混合粉体总质量的8% 20% ;(3)将混合均匀后的粉体通过等静压压制成坯体，然后依次经过烧结、复压、复烧工艺，最后热挤压成型获得AgZLahSrxCoO3电接触复合材料。步骤⑴中所采用溶胶-凝胶法制备LahSrxCoO3体系导电陶瓷微纳粉体的方法是将La(N03)3、Sr(NO3)2^ Co (NO3)2 · 6H20按化学计量比溶入去离子水中，在充分搅拌下加入适量柠檬酸作螯合剂，用氨水或乙二胺调节溶液PH值至6 10，有利于形成溶胶。在静置陈化的过程中通过一定温度的水浴保温、蒸发掉多余溶剂后形成湿凝胶，然后在120°C干燥12h得到干凝胶，在空气或氧气气氛中600°C 800°C烧结，升温速率I 10°C /min，保温2 6h，即可得到黑色Lai_xSrxCo03纳米粉体。其中，Lai_xSrxCo03导电陶瓷中X的取值为O. I O. 9,螯合剂朽1檬酸用量与溶胶中金属尚子的总量之比N/J为I : I 2 : I,陈化过程中的水浴温度为30°C 90°C，最后得到的LahSrxCoO3粉体分散后单个粒径为20 50nm,团聚的大颗粒粒径为50 500nm。各实施例中的试验数据见下表
权利要求
1.ー种AgZLahSrxCoO3电接触复合材料的制备方法，具体包括如下步骤 (1)采用溶胶-凝胶法制备LahSrxCoO3体系导电陶瓷微纳粉体； (2)将上述LahSrxCoO3微纳粉体与银粉在V型混粉器中混合均匀，La1^xSrxCoO3粉体占混合粉体总质量的8% 20% ; (3)将混合均匀后的粉体通过等静压压制成坯体，然后依次经过烧结、复压、复烧エ艺，最后热挤压成型获得AgZLahSrxCoO3电接触复合材料； 步骤⑴的具体步骤是将La (NO3)3, Sr (NO3)2, Co (NO3) 2 *6H20按化学计量比溶入去离子水中，在充分搅拌下加入柠檬酸作螯合剂，用氨水或こニ胺调节溶液PH值至6 10，有利于形成溶胶；在静置陈化的过程中通过30°C 90°C的水浴保温、蒸发掉多余溶剂后形成湿凝胶，然后在120°C干燥12h得到干凝胶，在空气或氧气气氛中600°C 800°C烧结，升温速率I IO0C /min,保温2 6h,即可得到黑色La1^xSrxCoO3纳米粉体； 其中，LahSrxCoO3导电陶瓷中X的取值为0. I 0. 9，螯合剂柠檬酸用量与溶胶中金属离子的总量之比N/J为I : I 2 : I。
2.根据权利要求I所述AgzlahSrxCoO3电接触复合材料的制备方法，其特征在于，最后得到的LahSrxCoO3粉体分散后的单个粒径为20 50nm，团聚的大颗粒粒径为50 500nm。
3.根据权利要求I所述AgzlahSrxCoO3电接触复合材料的制备方法,其特征在于,步骤⑵中所述混粉エ艺中，LahSrxCoO3粉体的粒径范围为50 500nm，银粉的粒径范围为0.01 50 ii m，混粉时间I 6h。
4.根据权利要求I所述AgzlahSrxCoO3电接触复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)中所述等静压压强范围100 500Mpa。
5.根据权利要求I所述AgzlahSrxCoO3电接触复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)中所述烧结エ艺，是指在氩气气氛保护下烧结，烧结温度700 900°C，烧结时间2 10h。
6.根据权利要求I所述AgzlahSrxCoO3电接触复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)中所述复压エ艺，是在500 800°C下进行热压，压强范围300 800MPa，保温(压)时间 10 90min。
7.根据权利要求I所述AgzlahSrxCoO3电接触复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)中所述复烧エ艺，是指在氢气气氛保护下再次烧结，烧结温度700 900°C，烧结时间2 IOh0
8.根据权利要求I所述AgzlahSrxCoO3电接触复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)中所述热挤压成型エ艺中，模具预热温度300 800°C，坯料温度300 800°C，挤压比范围为10 100，挤压速度为I 10cm/min。
全文摘要
本发明涉及电接触复合材料的制备，旨在提供一种Ag/La1-xSrxCoO3电接触复合材料的制备方法。该方法包括采用溶胶-凝胶法制备La1-xSrxCoO3体系导电陶瓷微纳粉体；将上述La1-xSrxCoO3微纳粉体与银粉在V型混粉器中混合均匀，La1-xSrxCoO3粉体占混合粉体总质量的8％～20％；将混合均匀后的粉体通过等静压压制成坯体，然后依次经过烧结、复压、复烧工艺，最后热挤压成型获得Ag/La1-xSrxCoO3电接触复合材料。本发明通过溶胶-凝胶法制得Ag/La1-xSrxCoO3电接触复合材料中的增强相La1-xSrxCoO3为纳米级粉末，其高比表面活性可改善电弧作用下电接触材料表面微熔池中的熔体粘度，综合提高电接触材料的电导率、机械强度、耐磨性、抗电弧烧蚀等性能，同时不存在加工、成型困难的问题。
文档编号C22C5/06GK102618773SQ20121009752
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月5日 优先权日2012年4月5日
发明者乔秀清, 杨辉, 樊先平, 申乾宏, 贺庆, 邱建美, 魏志君 申请人:浙江大学