一种纳米金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法与流程

本发明涉及一种纳米金属氧化物增强的银基电触头材料的制备方法，属于低压电器触头材料技术领域。

背景技术：

低压电器电触头材料已有百余年的历史。其中银基电触头材料适用于各类开关、继电器和接触器等大、中负荷电器中。银基触头材料性能的优劣与制备工艺密切相关。制备工艺不同，其触头性能也不同。银金属氧化物电触头材料制备工艺除了传统的混粉-压制-烧结工艺外，还采用了共沉淀制粉、雾化制粉、扩散合金粉、预内氧化、后内氧化、冷等静压、热锻、挤压、熔渗、活化烧结等。主要工艺有四种，即：（1）合金内氧化法；（2）化学共沉淀法；（3）粉末冶金法；（4）原位反应合成法。但是这些方法所制备的agmeo电触头材料却不尽能达到人们的预期。合金内氧化法制备的agmeo电触头材料表面和内部结构不均匀，中间有贫氧化层，触头尺寸不够精确，此外这种生产工艺不适用于线材的生产；粉末烧结法制备的agmeo电触头材料密度较低，氧化质点较粗大，耐电弧腐蚀较差；原位反应合成工艺制备的agmeo电触头材料性能较好，但是成本高，不适用于批量的流水线生产。

技术实现要素：

基于上述行业背景，本发明提出采用熔炼与螺旋加压法相结合来制备agmeo电触头材料，所获得的agmeo电触头材料杆坯致密度高。

本发明直接以纯银和纳米金属氧化物粉为原料，在通过熔炼后，经过螺旋挤压技术获得杆坯，并通过传统拉丝工艺获得agmeo丝材产品。

本发明提供一种纳米金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法，具体包括以下步骤：将银在温度为980-1000℃的井式电阻炉中熔化后，在机械搅拌速度为500-800转/分钟的条件下，用坡形振动加料器缓慢将纳米级的金属氧化物加入到熔融的银液中，加快搅拌速度至800-1500转/分钟，然后将混合熔体在980-1000℃加入到螺旋挤压设备中进行螺旋挤压，挤出杆坯后进行水冷，采用拉丝工艺将杆坯制备成银基金属氧化物丝材。

所述坡形振动加料器坡的倾斜角度为15-45度，振动频率为10-30hz，坡形振动加料器为常规振动加料器，其加料框为带有一定倾斜角度的坡形。

所述金属氧化物为sno2、cuo、zno、in2o3、稀土氧化物中的一种或几种任意比例混合，所述稀土氧化物为氧化镧、三氧化二铈、二氧化铈、氧化镨等。

所述金属氧化物的加入量为银与金属氧化物总质量的8-18%。

所述螺旋挤压是螺旋挤压设备在螺旋转速为300-800转/分钟的条件下挤出直径为3-6mm的杆坯，螺旋挤压设备为常规螺旋挤压机。

所述拉丝工艺为传统工艺，可以根据需要拉制成不同直径的丝材。

本发明的有益效果：本发明采用熔炼与螺旋加压相结合的方法制备银基电触头材料，且螺旋加压是在半固态条件下进行，与传统制备银金属氧化物电触头材料相比，致密度高，可达99%以上；电阻率低，小于2.0μω·cm、耐磨性和耐电弧侵蚀好；本方法生产周期短、工艺简单。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图；

图2是本发明实施例1得到的金属氧化物增强银基电触头材料的tem图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明的保护范围不限于所述内容。

实施例1

一种纳米金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法，如图1的工艺流程，具体包括以下步骤：将纯银切割成易于熔化的小块，装入氧化铝坩埚，然后放入已经加热到1000℃的井式电阻炉中熔化，并按照sno2占银与sno2总质量12%的比例，将纳米sno2颗粒经过振动频率在10hz，加料框倾斜角度为45度的坡形振动加料器缓慢加入到银熔体中，在加入sno2颗粒过程中不断进行机械搅拌，机械搅拌速度为600转/分钟，待sno2颗粒全部加入到银熔体后，提高机械搅拌速度为900转/分钟，促进sno2颗粒在银熔体中的均匀性，最后将搅拌均匀的熔体在980℃条件下加入到螺旋挤压设备中，并在螺旋转动速度为600转/分钟的条件下挤出直径为6mm的杆坯，挤出杆坯后立即进行水冷，并经过传统拉丝工艺获得含sno2质量分数为12%的agsno2丝材。

如图2所示为本实施例得到的sno2增强银基电触头丝材的tem图，从图中可以看出，sno2分散在银基体中，sno2的大小为100-200nm。

本实施例得到的sno2增强银基电触头丝材的致密度为99%以上，电阻率为1.8μω·cm。

实施例2

一种纳米金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法，具体包括以下步骤：将纯银切割成易于熔化的小块，装入氧化铝坩埚，然后放入已经加热到990℃的井式电阻炉中熔化，并按照sno2和cuo颗粒占银、sno2和cuo颗粒总质量15%的比例将纳米sno2和cuo颗粒经过振动频率为15hz，加料框倾斜角度为30度的坡形振动加料器缓慢加入到银熔体中，其中sno2和cuo颗粒的质量比sno2:cuo=2:1，在加入sno2和cuo颗粒过程中不断进行机械搅拌，机械搅拌速度为700转/分钟，待sno2颗粒全部加入到银熔体后，提高机械搅拌速度为1200转/分钟，促进sno2和cuo颗粒在银熔体中的均匀性，最后将搅拌均匀的熔体在990℃条件下加入到螺旋挤压设备中，并在螺旋转动速度为700转/分钟的条件下挤出直径为4mm的杆坯，挤出杆坯后立即进行水冷，并经过传统拉丝工艺获得含sno2质量分数为10%、cuo质量分数为5%的agsno2cuo丝材。

实施例3

一种纳米金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法，具体包括以下步骤：将纯银切割成易于熔化的小块，装入氧化铝坩埚，然后放入已经加热到980℃的井式电阻炉中熔化，并按照zno占银与zno总质量18%的比例将纳米zno颗粒经过振动频率为30hz，加料框倾斜角度为15度的坡形振动加料器缓慢加入到银熔体中，在加入zno颗粒过程中不断进行机械搅拌，机械搅拌速度为500转/分钟，待zno颗粒全部加入到银熔体后，提高机械搅拌速度为800转/分钟，促进zno颗粒在银熔体中的均匀性，最后将搅拌均匀的熔体在1000℃条件下加入到螺旋挤压设备中，并在螺旋转动速度为300转/分钟的条件下挤出直径为5mm的杆坯，挤出杆坯后立即进行水冷，并经过拉丝工艺获得含zno为18%的agsno2丝材。

实施例4

一种纳米金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法，具体包括以下步骤：将纯银切割成易于熔化的小块，装入氧化铝坩埚，然后放入已经加热到1000℃的井式电阻炉中熔化，并按照ceo2和in2o3颗粒占银、ceo2和in2o3颗粒总质量8%的比例将纳米ceo2和in2o3颗粒经过振动频率在20hz，加料框倾斜角度为20度的坡形加料器缓慢加入到银熔体中，其中ceo2和in2o3颗粒的质量比ceo2:in2o3=3:1，在加入ceo2和in2o3颗粒过程中不断进行机械搅拌，机械搅拌速度为1000转/分钟，待sno2颗粒全部加入到银熔体后，提高机械搅拌速度为1500转/分钟促进ceo2和in2o3颗粒在银熔体中的均匀性，最后将搅拌均匀的熔体在990℃条件下加入到螺旋挤压设备中，并在螺旋转动速度为800转/分钟的条件下挤出直径3mm的杆坯，挤出杆坯后立即进行水冷，并经过拉丝工艺获得含ceo2含量为6%、in2o3含量为2%的agceo2in2o3丝材。