银-钨电触头材料的制备装置、电触头材料以及电触头的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型的实施例涉及电触头领域，并且具体地，涉及一种银-钨电触头材料的制备装置，还涉及一种利用该制备装置制备的银-钨电触头材料以及电触头。
【背景技术】
[0002]电触头是电器开关、仪器仪表等的关键元件，承担着接通、承载和分断正常电流和故障电流的任务。在制造电触头的电触头材料中，Ag-W触头材料因其具有良好的耐电弧腐蚀性、耐磨性、低而稳定的接触电阻，因此被广泛应用于低压电器电触头材料中，例如各类框架式万能断路器、塑壳断路器、重负载开关、电磁开关和调压开关等。Ag-W触头材料是在银的基体中弥散分布着高熔点的钨颗粒，当电弧在触头间燃烧时，已熔化的银被骨架的毛细管吸引，银只能在高温下汽化，汽化使钨颗粒的温度低于其熔点，因此触头材料减少了熔化损失。现有的银妈复合材料的制备方法主要有:粉末冶金法和恪渗法。其中粉末冶金法是将银粉和钨粉采用常规的混粉、压制、烧结工艺制备得到触点材料。该方法在混粉时容易产生偏析而使产品的金相组织分布不均，压制时触头内部易产生应力，易分层成型困难；熔渗法是先压制含部分银(作为熔渗时的诱导银)或不含银的钨骨架和银坯，骨架先经高温预烧结后，再将两者叠起置于特制的熔渗烧结炉中，在银熔点以上进行液相绕结，银在熔融状态下，通过毛细作用，填充到骨架孔隙中，形成致密的互相连接的整体材料。该方法制备得到的产品金相组织均匀，孔隙少，但对钨粉的粒度要求较高，只有当钨粉的粒度大小合适才能形成理想的骨架结构利于液态银填充到骨架结构中，同时由于银对钨的润湿性能不佳，也易造成材料的致密性较差等问题。
[0003]已知CN102392170B公开了一种制造银钨复合触头材料的加工方法，是将钨粉置于反应器皿中加水及适量的还原剂后，边搅拌边喷入银氨络合溶液，银钨包覆粉经清洗、干燥后高能球磨处理，对银钨粉去应力处理后初压成形，在还原性气氛下经预烧结、熔渗烧结、复压成银钨复合触头材料，该实用新型制造出来的银钨复合触头材料金相组织均匀细小，具有优异的机械物理性能，材料密度大，导电率大幅优化，并提高了抗电弧腐蚀能力。该实用新型所采用的钨粉为2?10 μ m，粒径较大，银和钨不是原子尺度复合，钨颗粒的大小取决于原料钨粉的尺寸和高能球磨的参数，在高能球磨的过程中，钨粉可能破碎产生新的表面，银-钨的结合性能降低。
【实用新型内容】
[0004]鉴于上述现有技术存在的缺陷，本实用新型的实施例提供了一种银-钨电触头材料制备装置，从而获得银粉颗粒尺寸均一、粒径小、易调控，且银粉与钨颗粒膜层形成致密结合的电触头材料。
[0005]根据本实用新型的第一方面，提供了一种银-钨电触头材料的制备装置，包括；
[0006]混合反应装置，用于将含银的前驱体溶液、钨酸钠溶液和酸混合，并且将还原剂加入所得到的混合溶液，以得到含钨的溶胶所包覆的银粉；以及
[0007]热处理装置，用于将所述银粉在还原性气氛下进行热处理，以制得银-钨电触头材料。
[0008]在本实用新型的一个实施例中，加入所述酸调节溶液的pH小于7。
[0009]在本实用新型的另一个实施例中，所述制备装置还包括分离装置，用于分离所述混合反应装置中反应得到的悬浮体，以及干燥装置，用于干燥所述分离装置中分离得到的沉淀物。
[0010]在本实用新型的再一个实施例中，所述制备装置还包括搅拌装置或超声振荡装置，用于对所述混合反应装置内的溶液进行搅拌或超声振荡，所述搅拌或超声振荡的温度为20?40°C，时间为0.5?6.0h。
[0011 ] 在本实用新型的再一个实施例中，所述含银的前驱体溶液为硝酸银溶液。
[0012]在本实用新型的再一个实施例中，所述硝酸银溶液浓度为I?lOOOppm，所述钨酸钠溶液的浓度为0.0010?10wt%。
[0013]在本实用新型的再一个实施例中，所述钨酸钠溶液和所述硝酸银溶液的混合比例为0.06?2.66:1，以钨酸钠与硝酸银的质量计。
[0014]在本实用新型的再一个实施例中，所述酸为醋酸或硝酸。
[0015]在本实用新型的再一个实施例中，所述还原剂选自甲醛、乙二醛、乙二胺、葡萄糖、酒石酸钾钠、柠檬酸钠、水合肼、维生素C、硼氢化钠和抗坏血酸中的一种或多种。
[0016]在本实用新型的再一个实施例中，所述还原性气氛是氢气、含氢混合气或氨气。
[0017]在本实用新型的再一个实施例中，所述热处理为在500?900°C下焙烧I?12h。
[0018]在本实用新型的再一个实施例中，所述银-钨电触头材料中银的质量百分数为30 ?95%。
[0019]在本实用新型的再一个实施例中，所述银-钨电触头材料中的钨颗粒均为微纳米级。
[0020]在本实用新型的再一个实施例中，所述制备装置还包括压制装置和烧结装置，用于将经热处理的银-钨混合粉体压制和烧结以制成所述银-钨电接触材料。
[0021]根据本实用新型的第二方面，提供了一种银-钨电触头材料，利用根据本实用新型的第一方面所述的银-钨电触头材料的制备装置制得，其中所述银-钨电触头材料包括银粉和包覆在所述银粉的表面上的微纳米钨颗粒组成的连续均匀的膜层。
[0022]根据本实用新型的另一方面，提供一种电触头，利用根据本实用新型的第二方面所述的银-钨电触头材料制得，所述银-钨电触头材料包括银粉和包覆在所述银粉的表面上的微纳米钨颗粒组成的连续均匀的膜层。
[0023]根据本实用新型的实施例的银-钨电触头材料的制备采用原位合成液相还原法，银和钨是原子尺度复合，使银粉与钨颗粒膜层之间形成致密结合，且钨颗粒膜层在银粉表面形成的膜层均匀连续，钨颗粒与银粉体充分均匀混合；还原得到的银粉颗粒尺寸均一、粒径小、尺寸大小可调控；钨含量可控、钨含量比浸渍法提高、节银。此外，该电触头材料的制备成本较低、工艺简单、能耗更低。
【附图说明】
[0024]现在将仅参照附图通过示例对本实用新型的实施例进行描述，其中相似的部件用相同的附图标记表示，附图中:
[0025]图1是根据本实用新型的一个实施例的银-钨电触头材料的制备方法的流程图；
[0026]图2是根据本实用新型的制备方法的一个实施例制得的银-钨样品的X射线衍射图谱；
[0027]图3是根据本实用新型的制备方法的一个实施例制得的银-钨样品的SEM照片图；
[0028]图4是根据本实用新型的一个实施例的银-钨电触头材料的制备装置的示意图；
[0029]图5是根据本实用新型的另一实施例的银-钨电触头材料的制备装置的示意图；以及
[0030]图6是根据本实用新型的示例性实施例的银-钨电触头材料的制备装置的示意图。
【具体实施方式】
[0031]下面将参考示例性实施例来描述本实用新型的原理和精神。应当理解，描述这些实施例仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本实用新型，而并非以任何方式限制本实用新型的范围。
[0032]本实用新型的实施例的银-钨电触头材料的制备方法，简单地说是采用原位合成液相还原、分离、干燥、焙烧制得表面包覆有微纳米钨颗粒的银粉。具体地，所述制备方法包括步骤:(I)将含银的前驱体溶液、钨酸钠溶液混合，然后加入酸调节溶液的PH ; (2)将还原剂加入所得到的混合溶液，以得到含钨的溶胶所包覆的银粉；以及(3)将所述银粉在还原性气氛下进行热处理，以制得银-钨电触头材料。在本实用新型的一个实施例中，如图1所示，制备条件和工艺步骤为:
[0033]A)混合溶液的配制
[0034]首先分别配制含银的前驱体溶液和钨酸钠溶液，其中配制成的硝酸银溶液的浓度为I?lOOOppm，并且钨酸钠溶液的浓度为0.0010?10wt%。
[0035]然后将含银的前驱体溶液(例如硝酸银溶液)和钨酸钠溶液按一定比例混合，其中钨酸钠与硝酸银的质量比为0.06?2.66:1。具体地，向含银的前驱体溶液中边搅拌边加入钨酸钠溶液，随后加入诸如硝酸、醋酸之类的酸，调节溶液的PH小于7。
[0036]B)还原沉淀反应
[0037]将还原剂加入混合溶液中进行还原沉淀反应，所述还原剂选自甲醛、乙二醛、乙二胺、葡萄糖、酒石酸钾钠、柠檬酸钠、水合肼、维生素C、硼氢化钠和抗坏血酸中的一种或多种，在加入还原剂的同时，进行搅拌或超声振荡，温度为20?40°C，时间为0.5?6.0h，反应后静置一段时间，结果，在单质银被还原出来的同时在其上包覆一层连续的含钨的溶胶薄层。
[0038]C)分离和干燥
[0039]分离还原沉淀反应得到的混合物悬浮体，例如，采用诸如板框压滤、离心或负压抽滤之类的过滤方