控制银-氧化锡电触头材料添加剂分布均匀性的方法

文档序号:7099821阅读:390来源:国知局
专利名称:控制银-氧化锡电触头材料添加剂分布均匀性的方法
技术领域
本发明涉及控制银-氧化锡电触头材料添加剂分布均匀性的方法。
背景技术
电触头是承担开关任务的重要零件,广泛应用于家电、电信系统及家电控制机械中。在低压电器中,目前广泛使用AgCdO电触头材料,该材料具有优异的综合性能。然而由于使用有毒的镉,其在使用过程中不可避免地会产生镉毒;同时随着低压电器向小型化、高可靠性、长寿命方向的发展,AgCdO触头材料也暴露出抗熔焊性能差,电弧侵蚀严重等缺点。银-氧化锡触头材料是近年发展起来的一种无毒材料,其抗熔焊性,耐电弧侵蚀性能均较好,可以满足电器运行中的高可靠性、长寿命的要求。随着人们环保意识的增强,银-氧化锡触头材料代替AgCdO触头材料将是大势所趋。
AgSnO2触头材料在使用过程中会出现氧化锡在触头表面的聚集,从而导致触头接触电阻大,温升高。通过各种添加剂,如WO3(US4330330)、CuO(US4971754)、CuO-Bi2O3-TaO2(US4565590)等可以改善银与氧化锡之间的润湿性,从而减少氧化锡在触头表面的聚集,有效地控制温升。目前常用的添加方法有与银粉机械混合时加入(US5258052,US5846288),也有采用内氧化法通过合金铸锭的方式加入添加元素(中国专利CN1441071A)。上述方法会造成添加物与银氧化锡界面的分离,从而影响使用效果。JOST等人研究了溶液反应法作为添加元素的添加方式并制备了银氧化锡复合粉(US5963772),方法是在氧化锡的浆料中用氨水沉淀铋的硝酸盐,或用碱溶液沉淀铜的硝酸盐,沉淀添加剂后的氧化锡粉烘干煅烧后再与硝酸银的水溶液混合,再用氨水和水合肼还原出银。该方法虽然能够部分改善添加元素的分布状况,但容易发生铜或铋的氢氧化物与氧化锡的分离,起不到改善氧化锡与银润湿性的作用。

发明内容
本发明的目的在于提供一种控制银-氧化锡电触头材料添加剂分布均匀性的方法,使氧化锡与银基体之间具有良好的润湿性,并由此改善氧化锡颗粒在银基体中分布的均匀性。
本发明采用的技术方案如下本发明适合以下组成的银氧化锡合金材料制备8%~15%SnO2,0.3%~8%CuO,余为银。合金中还可含有0.4%~8%的Bi2O3,WO3,In2O3,MoO3,TeO2,Sb2O3中的一种或数种。本发明的特殊性在于通过在SnO2颗粒表面进行化学镀铜,然后进行氧化形成CuO,这保证了CuO均匀地分布在SnO2的表面。
本发明的工艺过程如下SnO2粉→敏化处理→活化处理→化学镀铜→氧化处理→化学镀银→清洗→烘干;其特征在于1)在化学镀银前对SnO2粉采用化学镀铜,并对其进行氧化处理;2)SnO2粉的粒度处理为30nm~10μm;3)敏化处理溶液组成3~5%SnCl2溶液,处理时间为15min;活化处理溶液组成0.3~0.5%PdCl2溶液,处理时间为15~30min;4)化学镀铜溶液的组成硫酸铜 20~50g/L乙二胺四乙酸二钠 30~60g/L亚铁氰化钾 20~40mg/L氢氧化钠 15~30g/L38%浓度的甲醛 10~25g/L甲醇 80~200g/L余量 水镀液的pH值为12~13.5,温度35~55℃,镀覆在超声波下进行;5)超声波频率20~40KHz;6)镀覆后的粉末在200~600℃、空气中氧化处理30分钟到2小时;7)镀铜氧化后的SnO2与添加剂一起,在超声波下化学镀银;8)添加剂为Bi2O3,WO3,In2O3,MoO3,TeO2,Sb2O3中的一种或数种;9)化学镀银溶液组成硝酸银 17.5~175g/L38%浓度的甲醛 6~60g/L25%浓度的氨水 35~350g/L氢氧化钠 2~20g/L余量 水温度15~35℃,镀覆在频率20~40KHz的超声波下进行。
镀银后的粉末清洗烘干。所得粉末用粉末冶金的方法压制成锭并烧结。烧结后的锭材在挤压机上挤压成丝材或片材。粉末成型压力为200~700Mpa,烧结温度为820~910℃,保温时间为30分钟至2小时。挤压时挤压比为190~400。
与其它工艺相比,本发明可保证氧化铜在银氧化锡界面的良好分布,从而有效地改善氧化锡与银之间的润湿性,提高氧化锡颗粒在银基体中分布的均匀性。所得粉末在烧结时烧结收缩率达到40%以上,一次烧结后的密度可以达到9.3g/cm3以上,为后续的挤压及拉丝创造了良好的条件。同时能够保证触头材料良好的机械及物理性能。本发明制备的线材具有以下的性能硬度Hv85~125,抗拉强度280~400MPa,延伸率16~40%,电阻率2.10~2.40μΩcm。用本方法生产的银氧化锡触头材料满足GB13397-92电触头技术条件的各项性能指标。
本发明具有的有益的效果是通过本发明可控制添加剂在银氧化锡材料中的分布状态及均匀性,使氧化锡与银基体之间具有良好的润湿性,并由此改善氧化锡颗粒在银基体中分布的均匀性。用该方法制备的银基氧化锡触头材料具有良好的烧结活性和加工成型性。可以制备成丝材及各种形状的触头,并具有良好的电性能。
具体实施例方式
实施例1称取300克氧化锡粉,在3%-5%的氯化亚锡溶液中进行敏化处理15分钟,再在0.3%~0.5%的氯化钯溶液中活化处理15~30分钟,粉末清洗烘干后粉碎。预处理后的氧化锡粉末加入到如下组成的化学镀铜溶液中进行化学镀铜20g/L硫酸铜、30g/L乙二胺四乙酸二钠、20mg/L亚铁氰化钾、15g/L氢氧化钠、10g/L甲醛、80g/L甲醇,余量为水;镀液的pH值为13.5,温度55℃,镀覆在频率40KHz的超声波下进行;镀铜后粉末氧化锡粉在300℃空气中氧化处理1小时;处理后的粉末与12克Bi2O3、4克WO3混合,在超声波下在以下溶液中进行化学镀银17.5g/L硝酸银、6g/L甲醛、35g/L氨水、2g/L氢氧化钠、余量为水;温度35℃,镀覆在频率40KHz的超声波下进行;镀银后的粉末清洗烘干,所得粉末在300MPa压制成锭,780℃烧结1小时;在820℃将烧结后的圆锭在240的挤压比下挤压成丝材,经过冷拉处理成φ1.4~φ1.9mm的线材。
实施例2称取360克氧化锡粉进行化学镀铜,敏化、活化处理同实施例1。化学镀铜溶液组成为30g/L硫酸铜、45g/L乙二胺四乙酸二钠、20mg/L亚铁氰化钾、23g/L氢氧化钠、15g/L甲醛、120g/L甲醇,余量为水;镀液的pH值为13.0,温度45℃,镀覆在频率40KHz的超声波下进行;镀铜后粉末氧化锡粉在300℃空气中氧化处理1小时。处理后的粉末与15克Bi2O3、5克MoO3混合,在超声波下在以下溶液中进行化学镀银17.5g/L硝酸银、6g/L甲醛、35g/L氨水、2g/L氢氧化钠、余量为水;温度35℃,镀覆在频率40KHz的超声波下进行。烧结温度选择在920℃,时间1小时;其它同实施例1,亦得同样结果。
实施例3称取300克氧化锡粉进行化学镀铜,敏化、活化处理同实施例1。化学镀铜溶液组成为50g/L硫酸铜、60g/L乙二胺四乙酸二钠、40mg/L亚铁氰化钾、30g/L氢氧化钠、25g/L甲醛、200g/L甲醇,余量为水;镀液的pH值为12.0,温度35℃,镀覆在频率20KHz的超声波下进行;镀铜后粉末氧化锡粉在300℃空气中氧化处理1小时;处理后的粉末与12克Sb2O3、4克WO3混合,在超声波下在以下溶液中进行化学镀银175g/L硝酸银、60g/L甲醛、350g/L氨水、20g/L氢氧化钠、余量为水;温度15℃,镀覆在频率20KHz的超声波下进行;其它同实施例1,亦得同样结果。
实施例4称取300克氧化锡粉进行化学镀铜处理,过程同实施例1;镀铜后的粉末在45克/升硝酸鉍溶液均匀分散,用氨水滴定至溶液pH值为11,清洗烘干后与4.5克In2O3混合后进行化学镀银处理,其它同实施例1,亦得同样结果。
实施例5称取300克氧化锡粉进行化学镀铜处理,过程同实施例1;镀铜后的粉末在18克/升的钨酸铵溶液中均匀分散,用乙酸滴定至pH值为3-4,清洗烘干后的粉末与15克TeO2混合,其它同实施例1,亦得同样结果。
权利要求
1.一种控制银-氧化锡电触头材料添加剂分布均匀性的方法,其工艺过程如下SnO2粉→敏化处理→活化处理→化学镀铜→氧化处理→化学镀银→清洗→烘干;其特征在于1)在化学镀银前对SnO2粉采用化学镀铜,并对其进行氧化处理;2)SnO2粉的粒度处理为30nm~10μm;3)敏化处理溶液组成3~5%SnCl2溶液,处理时间为15min;活化处理溶液组成0.3~0.5%PdCl2溶液,处理时间为15~30min;4)化学镀铜溶液的组成硫酸铜 20-50g/L乙二胺四乙酸二钠30-60g/L亚铁氰化钾 20-40mg/L氢氧化钠15-30g/L38%浓度的甲醛 10-25g/L甲醇80-200g/L余量水镀液的pH值为12-13.5,温度35-55℃,镀覆在超声波下进行;5)超声波频率20~40KHz;6)镀覆后的粉末在200-600℃、空气中氧化处理30分钟到2小时;7)镀铜氧化后的SnO2与添加剂一起,在超声波下化学镀银;8)添加剂为Bi2O3,WO3,In2O3,MoO3,TeO2,Sb2O3中的一种或数种;9)化学镀银溶液组成硝酸银 17.5~175g/L38%浓度的甲醛 6~60g/L25%浓度的氨水 35~350g/L氢氧化钠2~20g/L余量水温度15~35℃,镀覆在频率20~40KHz的超声波下进行。
全文摘要
本发明公开了一种控制银-氧化锡电触头材料添加剂分布均匀性的方法。将SnO
文档编号H01H1/02GK1641813SQ20051002326
公开日2005年7月20日 申请日期2005年1月10日 优先权日2005年1月10日
发明者凌国平, 刘远廷 申请人:宁波凌日表面工程有限公司
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