电触头材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种环保型银基合金复合材料的制备方法，具体涉及一种Ag/Sn02电触头用粉末、Ag/Sn02电触头材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]目前，作为公知的Ag/Sn02电触头材料的技术，具有非专利文献I?4以及专利文献I?4。
[0003]以上公开的技术在制作Ag/Sn02触头材料时，采用了不同的掺和物及制备方法，有的采用高纯金属雾化、氧化技术制备氧化物粉末，存在银的含量高、成本大、工艺要求严格等缺点，且在高温下容易引起氧化物颗粒偏聚，影响触头材料使用寿命，难以工业化应用。同时，很多商用触头材料含有对人体和环境有害的镉元素，所以开发一种环保型性能更为优异的替代材料成为当务之急。另外，以上技术没有很好解决氧化物细小均匀分布的关键问题。
[0004]非专利文献1:《新型银氧化锡电接触材料》(稀有金属材料与工程[J]，2005，34(3):483 ?485)
[0005]非专利文献2:《Ag/Sn02电接触头材料的制备和直流电弧侵蚀形貌特征》(稀有金属材料与工程[J]，2005，3:3?6)
[0006]非专利文献3:《反应合成Ag/Sn02电接触材料的电接触性能研究》(稀有金属[J]，2007,4:486 ?490)
[0007]非专利文献4:《表面修饰对Ag/Sn02触头材料组织性能的影响》(材料热处理学报[J],2006, 5:118 ?121)
[0008]专利文献1:《纳米银氧化锡电触头及其制备方法》，申请号:02146696.3，公开号:CN1417817，公开日:2003.05.14
[0009]专利文献2:《掺杂金属氧化物银-二氧化锡电触头材料及其制备方法》，申请号:03100430.X，公开号:CN1425782,公开日:2003.06.25
[0010]专利文献3:《制备亚微米银-二氧化锡电触头材料的方法》，申请号:200410019869.7，公开号:CN1595568,公开日:2005.03.16
[0011]专利文献4:日本特开昭51-2619
【发明内容】
[0012]本发明的目的是提供一种掺杂氧化物细小均匀分布的Ag/Sn02电触头材料的制备方法，通过化学法添加掺杂有氧化镧的纳米氧化锡，以及氧化铜等氧化物，替代对人体和环境有害的镉元素来改善电触头材料性能，使氧化物细小均匀分布于银基体，解决了上述【背景技术】中触头材料的氧化物易于偏聚，导致电触头温升高，耐电弧磨损性较差、电触头寿命低等缺点。
[0013]本发明的第I技术方案是一种制备Ag/Sn02电触头用粉末的方法，其特征在于，具有以下步骤:步骤1，将氧化锡、氧化镧和氧化铜按质量比1:(0.08?0.5): (0.05?0.7)混合而得到混合粉体，针对所述混合粉体用转速800?1500转/分的高能球磨法制备纳米复合粉体；以及步骤2，将步骤I中制得的纳米复合粉体和银粉依银粉88?95%、纳米复合粉体5?12%的质量配比，以转速100?300转/分钟进行球磨，均匀地进行混合，使得纳米复合粉体嵌入到银粉的颗粒中。
[0014]此外，也可以在步骤3中，对步骤2中获得的粉末进行造粒。
[0015]另外，本发明的第2技术方案是一种制备Ag/Sn02电触头材料的方法，其特征在于，具有以下步骤:步骤4，将上述步骤3中造粒后的粉末进行成型、烧结；以及步骤5，对步骤4中获得的材料进行退火。
[0016]此外，本发明涉及通过以上方法制备的Ag/Sn02电触头用粉末、Ag/Sn02电触头材料。
[0017]本发明的有益效果是:
[0018]根据本发明的Ag/Sn02电触头用粉末、Ag/SnO2电触头材料及其制备方法,Ag/Sn02电触头材料具有氧化物颗粒细小、分布均匀、环保，成本较低、导电性好和耐磨性好的特点，具有更广阔的应用前景。
【附图说明】
[0019]图1是根据本发明利用酒精为助磨剂，高能球磨I?3小时后，制得纳米掺杂SnO2复合粉体，并将制得的纳米复合粉体和银粉按一定比例以转速100?300转/分钟进行球磨，球磨3?9小时后制得复合银氧化物粉体的微观形貌；氧化物纳米粉体嵌入到银颗粒状中，氧化物弥散分布于基体。
[0020]图2是将图1球磨混粉后得到的复合银氧化物粉体放入温度500?650°C的炉中，保温I?3小时退火处理后，在100?190MPa压力下等静压成型，将成型后的样品放入300?550°C的炉中保温0.5?1.5小时，然后放入700?820°C的炉中保温5?7小时后取出，在100?ISOMPa压力下，热挤压制得型材，制得型材的微观组织形貌。
[0021]图3是利用高能球磨法制得纳米掺杂SnO2复合粉体，并将制得的纳米复合粉体和银粉按一定比例经球磨混粉2小时后制得的复合银氧化物粉体的微观形貌；由于球磨时间过短，纳米氧化物复合粉体没有嵌入到银颗粒状中。
[0022]本发明方法一种实施过程中制得的纳米氧化物粉末和银粉混合后扫描电镜形貌；氧化物纳米粉体没有嵌入到银颗粒状中。
【具体实施方式】
[0023]下面结合【具体实施方式】对本发明进行详细说明。但是，本发明并不限于以下实施方式。
[0024][制备方法综述]
[0025]<Ag/Sn02电触头用粉末>
[0026]以下，对本发明制备纳米掺杂Ag/Sn02电触头用粉末的方法进行说明。
[0027]首先，在步骤I中，将氧化锡、氧化镧和氧化铜按质量比1:(0.08?0.5):(0.05?0.7)混合,用高能球磨法(即,转速800?1500转/分钟)制备纳米复合粉体。优选氧化锡、氧化镧和氧化铜的粒径均为40?270微米。优选在进行高能球磨时，球料质量比为(10?30): 1，以酒精为介质，球磨总时间为I?3小时，每隔30分钟停顿10分钟(该停顿的时间不计入球磨总时间中)，筛分出样品，在室温下晾干。对于所得到的纳米复合粉体，采用比表面积测试仪和李氏瓶分别测试制得复合粉体的比表面积和密度，计算制得粉体的平均粒径为100?500纳米。优选球磨球体采用钢磨球。此外，例如，钢磨球的密度为7.8g/m3，钢磨球的体积为球磨罐体容积的0.040%?0.355%，钢磨球和粉体体积占球磨罐体容积的30?40%。
[0028]随后，在步骤2中，将上述制得的纳米复合粉体和银粉依质量配比:银粉88?95%，纳米复合粉体5?12%称重，以转速100?300转/分钟进行球磨，均匀地进行混合，使得纳米复合粉体嵌入到银粉的颗粒中(参见图1)。优选作为上述银粉，使用将粒径为60?80微米和40?53微米的银粉按质量比(I?10): (O?2)的比例混合而成的银粉。此夕卜，优选在球磨时，球料质量比为(5?10):1，球磨3?9小时，实现球磨合金化，使纳米复合粉体嵌入到银粉的颗粒中。此外，优选采用不锈钢球体。
[0029]根据上述制备方法，具有以下有益效果:
[0030]1、通过添加氧化锡替代氧化镉，彻底解决镉元素对环境和人体的污染。
[0031]2、通过添加氧化铜来改善银在电弧作用下的润湿性，降低了材料的电阻率，可将材料的电导率提高到70%IACS以上。
[0032]3、通过添加氧化镧作为分散剂，防止纳米氧化锡颗粒高温下团聚，提高了纳米氧化物粒子与银的润湿性，增加了电弧作用下熔融银的粘度，提高了耐电弧磨损性能。同时改善纳米氧化锡颗粒的分散性，使氧化物弥散分布于基体，且与基体有较强的冶金结合，“弥散强化”效果明显，因此可以使利用该粉末制造出的Ag/Sn02电触头材料具有较高的硬度。通过适当选择工艺条件，Ag/Sn02电触头材料硬度(HV0.2)可以达到110?140。
[0033]4、通过采用不同粒度银粉混合，有效地减少了混合物孔隙率，并利用高能球磨混粉，细化了晶粒，同时球磨过程中纳米复合粉体嵌入到银粉的颗粒中，从而改善了粉体的成型性和电性能。
[0034]此外，还可以在步骤2之