一种多层Ni/AgMeO电触头材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多层Ni/AgMeO电触头材料的制备方法，属于低压电器Ag基电触头材料技术领域。
【背景技术】
[0002]银基金属氧化物(AgMeO)触头材料是指弥散的金属氧化物颗粒分布在银基体中的一种材料，具有较好的导电性、抗熔焊性、耐电磨损和使用寿命；在低压电器中有广泛的应用前景。
[0003]最早出现的AgMeO电触头材料是AgCdO材料，由于其具有耐电弧、抗熔焊、耐机械磨损、耐腐蚀、稳定性好，以及接触电阻低、良好的加工性和可焊性等众多优点，被称为“万能触头”，但由于其在制备与使用过程中的毒性问题被欧盟等发达国家限制使用，这就促使人们来开发无CM的AgMeO电触头材料。目前，主要研宄的无CM的AgMeO电触头材料有AgSnO2, AgZnO, AgN1, AgREO, AgCuO等，但这些AgMeO电触头材料的性能均不能完全达到AgCdO电触头材料那样的使用要求；市场急切需要综合性能优异的能够完全替代AgCdO电触头的银金属氧化物材料。经过人们对不同AgMeO电触头材料制备方法与性能的研宄发现，无论采用哪种制备方法，靠单一的金属氧化物来增强银基电触头材料，是不能够完全替代代AgCdO电触头，需要开发复相金属氧化物增强的银基电触头材料，才能够满足市场对无毒AgMeO电触头材料综合性能的要求。
[0004]本发明是结合AgMeO电触头复合材料节银、降银的市场需求，提出合成制备多层Ni/AgMeO电触头材料。该复合材料的特点在于能够形成以纯镲桥接的AgMeO多层梯度结构的新型电触头材料，具有耐磨性、抗电弧侵蚀性，稳定性好等优点，并能够应用传统加工设备进行产业化生产，前期投入少，成本低。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是:以现有的AgSn02、AgZn0、AgRE0、AgCu0等电触头材料为基础，通过对AgMe合金片材的氧化处理获得AgMeO电触头材料片材，然后将该片材与镍片材轧制复合、卷取后，结果压制、加压、拉拔或轧制来获得Ni/AgMeO电触头材料的丝材或带(片)材；具体制备加工步骤如下:
(1)通过合金熔炼获得AgMe合金，合金中金属元素Me的含量为1%?20%(质量百分比)，然后将该AgMe合金在室温?600°C条件下轧制成厚度为0.1?0.5mm厚的片材。
[0006](I)通过合金熔炼获得AgMe合金，在合金中Me的质量百分比含量为1%?20%，然后将该AgMe合金在室温?600°C条件下轧制成厚度为0.1?0.5mm厚的片材；
(2)将步骤(I)中获得的片材放入烧结炉中，在200?650°C分2~3段进行保温，每段保温的时间为l~4h，并保持炉内始终通入流量为200-1000ml/min的高纯氧气，得到AgMeO复合材料；
(3)将步骤(2)中制备的AgMeO复合材料片材与厚度为0.05?0.8mm后的纯镍片冷轧制复合后，卷取后得到多层Ni/AgMeO ；
(4)将步骤(3)卷取的多层Ni/AgMeO在钢模中以温度为200?800°C、压制压力为600?1200MPa条件下进行温/热压；然后将其在700?800°C条件下，挤压压力为700?2000MPa条件下挤成直径为2?30mm的杆坯；然后将该杆坯冷拉拔成用户需求直径的丝材或轧制成带或片材，然后在100?400°C退火处理0.5-2 h得到多层Ni/AgMeO电触头材料。
[0007]本发明所述Me表示金属为Sn、Zn、Cu、In、稀土元素中的一种或多种。
[0008]本发明步骤(I)所述银金属氧化物与纯镍的质量比为5:1-30:1。
[0009]最终获得的多层Ni/AgMeO电触头材料的横截面为图1和图2两种组织特点(图a为心部显微组织，图b为次表面显微组织)，该显微组织结构特征具有唯一性(由于制样的差异性，颜色和灰度存在差异性，但结构特点是唯一的)。
[0010]本发明的有益效果:
本发明制备得到的多层Ni/AgMeO电触头材料和现有AgMeO电触头复合材料相比，具有接触电阻低、稳定性比AgMeO电触头材料好，不改变银金属氧化物耐磨性好、抗熔焊性等优点；而且由于镍层的存在，能够降低电接触时的接触电阻、增大熔池的粘度，提高了银金属氧化物电触头材料的电接触寿命。
【附图说明】
[0011]图1是本发明多层Ni/AgMeO电触头材料的横截面显微组织图；
图2是本发明的工艺流程图。
[0012]具体实施方案:
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明的保护内容不限于所述范围。
[0013]实施例1
本实施例以多层Ni/AgSn02复合材料为例，具体制备过程为:
(O通过合金熔炼获得AgSn合金(Sn质量百分比含量为15%)，并将该AgSn合金在200°C温度条件下轧制成厚度为0.2mm厚的片材；
(2)将0.2mm的AgSn合金片材放入烧结炉中，炉内从开始升温到降温的全过程中始终保持流量为500ml/min的高纯氧气；先将炉温升至200°C保温lh，再升温至400°C保温3h，最后升温至600°C保温2h，随后随炉冷却，以获得4831102复合材料；
(3)将获得AgSnO2片材与厚度为0.3mm后的纯镍片冷轧制复合，并卷取；然后将卷取的多层Ni/Ag SnO2放入钢模中以温度为800°C、压制压力为900MPa条件下热压成锭坯；
(4)将热压后的多层Ni/AgSnO2锭坯在700°C温度条件下，挤压压力为100MPa条件下挤成直径为1mm的杆坯；
(5)将直径为1mm的Ni/AgSnO2杆坯冷拉拔成用户需求直径的丝材；然后在150°C退火处理2 h得到多层Ni/Ag SnO2电触头材料产品。
[0014]实施例2
本实施例以多层Ni/AgCu0复合材料为例，具体制备过程为:
(I)通过合金熔炼获得AgCu合金(Cu的质量百分比含量为20%)，并将该AgCu合金在150°C温度条件下轧制成厚度为0.5mm厚的片材； (2)将0.5mm的AgCu合金片材放入烧结炉中，炉内从开始升温到降温的全过程中始终保持流量为200ml/min的高纯氧气；先将炉温升至200°C保温2h，再升温至400°C保温4h，随后随炉冷却，以获得AgCuO复合材料；
(3)将获得0.8mm的AgCuO片材与厚度为0.5mm后的纯镍片冷轧制复合，并卷取；然后将卷取的多层Ni/Ag CuO放入钢模中以温度为700°C、压制压力为1200MPa条件下热压成锭坯；
(4)将热压后的多层Ni/AgCuO锭坯在750°C温度条件下，挤压压力为700MPa条件下挤成直径为30mm的杆还；
(5)将直径为30mm的Ni/AgSnO2杆坯轧制成用户需求厚度的片材；然后在200°C退火处理I h得到多层Ni/AgCuO电触头材料产品。
[0015]实施例3
本实施例以多层Ni/AgCu0Ce02复合材料为例，具体制备过程为:
(1)通过合金熔炼获得AgCuCe合金(Cu的质量百分比含量为10%、Ce质量百分比含量为8%)，并将该AgCuCe合金在600°C温度条件下轧制成厚度为0.1mm厚的片材；
(2)将0.1mm的AgCuCe合金片材放入烧结炉中，炉内从开始升温到降温的全过程中始终保持流量为lOOOml/min的高纯氧气；先将炉温升至100°C保温lh，再升温至300°C保温2h,最后升温至600°C保温lh，随后随炉冷却，以获得八8(:110(^02复合材料；
(3)将获得0.1mm的Ag CuOCeO2片材与厚度为0.1mm后的纯镍片冷轧制复合，并卷取；然后将卷取的多层Ni/Ag CuOCeO2放入钢模中以温度为200°C、压制压力为600MPa条件下温压成锭坯；
(4)将热压后的多层Ni/AgCuOCeO2锭坯在800°C温度条件下，挤压压力为2000MPa条件下挤成直径为2_的杆坯。
[0016](5)将直径为2mm的Ni/Ag CuOCeOjf还冷拉拔成用户需求直径的丝材；然后在400°C退火处理0.5 h得到多层Ni/Ag CuOCeO2电触头材料产品。
[0017]实施例4
本实施例以多层Ni/Ag SnO2In2O3复合材料为例，具体制备过程为:
(1)通过合金熔炼获得AgSnIn合金，Sn的质量百分比含量为10%，In的质量百分比含量为5% ;并将该AgSnIn合金在室温下轧制成厚度为0.1mm厚的片材；
(2)将0.3mm的AgSnIn合金片材放入烧结炉中，炉内从开始升温到降温的全过程中始终保持流量为700ml/min的高纯氧气；先将炉温升至250°C保温lh，再升温至300°C保温4h，最后升温至450°C保温2h，随后随炉冷却，以获得AgSnO2In2O3复合材料；
(3)将获得0.1mm的AgSnO2In2O3片材与厚度为0.05mm后的纯镍片冷轧制复合，并卷取；然后将卷取的多层AgSnO2In2O3放入钢模中以温度为500°C、压制压力为800MPa条件下温压成锭坯；
(4)将热压后的多层NiAgSnO2In2O3锭坯在780°C温度条件下，挤压压力为1400MPa条件下挤成直径为1mm的杆坯。
[0018](5)将直径为1mm的Ni/ AgSnO2In2O3杆还冷拉拔成用户需求直径的丝材；然后在100°C退火处理1.5 h得到多层Ni/ AgSnO2In2O3电触头材料产品。
【主权项】
1.一种多层Ni/AgMeO电触头材料材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤: (1)通过合金熔炼获得AgMe合金，在合金中Me的质量百分比含量为1%?20%，然后将该AgMe合金在室温?600°C条件下乳制成厚度为0.1?0.5mm厚的片材； (2)将步骤(I)中获得的片材放入烧结炉中，在200?650°C范围内分2~3段进行保温，每段保温的时间为l~4h，并保持炉内始终通入流量为200-1000ml/min的高纯氧气，得到AgMeO复合材料； (3)将步骤(2)中制备的AgMeO复合材料片材与厚度为0.05?0.8mm后的纯镍片冷轧制复合后，卷取后得到多层Ni/AgMeO ； (4)将步骤(3)卷取的多层Ni/AgMeO在钢模中以温度为200?800°C、压制压力为600?1200MPa条件下进行温/热压；然后将其在700?800°C条件下，挤压压力为700?2000MPa条件下挤成直径为2?30mm的杆坯；然后将该杆坯冷拉拔成用户需求直径的丝材或轧制成带或片材，然后在100?400°C退火处理0.5-2 h得到多层Ni/AgMeO电触头材料。
2.根据权利要求1所述的AgMe合金，其特征在于:Me表示金属为Sn、Zn、Cu、In、稀土元素中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的多层Ni/AgMeO电触头材料的制备方法，其特征在于:步骤(I)所述银金属氧化物与纯镍的质量比为5:1?30:1。
【专利摘要】本发明公开一种多层Ni/AgMeO电触头材料的制备方法，属于低压电器Ag基电触头材料技术领域；该方法从节银角度出发，结合银金属氧化物电触头材料的现状，提出合成一种以镍为桥接介质的多层Ni/AgMeO电触头材料，形成一种横截面以镍层和AgMeO层形成梯度结构的新型银基电接触材料；该复合材料的优点在于由于桥接镍层的存在，复合材料的接触电阻、稳定性均比AgMeO电触头材料好，且不改变银金属氧化物耐磨性好、抗熔焊性；而且由于镍的存在起到了节银的作用，降低了成本。该制备方法的特点在于能够利用现有设备，前期投入少，成本低。
【IPC分类】C22F1-14, C22C1-10
【公开号】CN104831105
【申请号】CN201510135188
【发明人】周晓龙, 曹建春, 阴树标
【申请人】昆明理工大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年3月26日