一种AgTiB₂触头材料的制备方法

专利名称：一种AgTiB₂触头材料的制备方法
技术领域：
本发明属于金属材料制备技术领域，具体涉及一种AgTiB2触头材料的制备方法。
背景技术：
AgTB2触头材料具有高导电导热性和良好的耐电弧侵蚀性能，在触头材料中有着广泛的应用潜力。随着对开关电器的小型化、长寿命和可靠性要求的不断提高，对触头材料的性能提出了愈来愈高的要求。目前Ag基触头材料的制备主要采用传统粉末冶金法，制备的产品致密度不高，导致低的导电性和差的耐电弧侵蚀性能。如果对强化相和材料组织进行调控，既能提高致密度，又能分散电弧，减少电弧对触头材料的集中侵蚀，可显著提高 AgTiB2触头材料耐电弧侵蚀性能。

发明内容
本发明的目的是提供一种AgTB2M头材料的制备方法，克服了现有方法制备的Ag 基触头材料致密度低，导致导电性和耐电弧侵蚀性能差的问题。本发明所采用的技术方案是，一种AgTihM头材料的制备方法，按以下步骤实施步骤1，球磨将平均粒径为1 10 μ m、纯度不低于99. 9%的TB2颗粒在高能球磨机中球磨， 并在球磨机中添加过程控制剂，控制球磨机转速为150 400rpm，球磨时间为60 120h ；步骤2，混粉将步骤1球磨好的TiB2颗粒与平均粒径为50 100 μ m、纯度不低于99. 99%的 Ag粉在混料机中进行混合，TiB2颗粒占TB2颗粒与Ag粉总质量的0. 1 10%，混粉时间为1 5h ；步骤3，压制将经步骤2混合好的粉末进行冷压，压强为200 400MPa，保压时间为10 40s ；步骤4，烧结将经过步骤3压制的压坯置于高温真空烧结炉中，先对炉内抽真空，保证炉体内的真空度不低于10-3 ，然后对炉内进行加热，当炉内温度达到400°C 600°C时，保温 30min ；再升温到600°C 700°C时，保温30min ；再继续升温到最终烧结温度700°C 900°C 时，保温120min后，随炉自然冷却到室温，即获得AgTB2触头材料。本发明的特点还在于，步骤1中磨球为玛瑙球，球料比为20 1 60 1。步骤1中的过程控制剂为无水乙醇，添加量为TW2颗粒总质量的2 5%。步骤3中通过模具控制压坯直径为20 40mm，压坯高度为10 30mm。步骤4中3次升温过程中的升温速度均为10 30°C /min。本发明的方法制成的触头材料，提高了 AgTB2触头材料的致密度和硬度，制备的AgTiB2触头材料具有优良的耐电弧侵蚀性能。


图1是本发明制备方法的流程图；图2是现有方法制备的AgTB2触头材料显微组织照片；图3是本发明实施例1中采用球磨的TB2粉末制备的AgTB2触头材料显微组织照片；图4是现有方法制备的AgTB2触头材料电弧侵蚀形貌显微组织照片；图5是本发明实施例1中采用球磨的TB2粉末制备的AgTB2触头材料电弧侵蚀形貌显微组织照片。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本发明提供一种AgTiB2触头材料的制备方法，如图1所示，按以下步骤实施步骤1，球磨将平均粒径为1 10 μ m、纯度不低于99. 9%的TB2颗粒在高能球磨机中球磨，磨球为玛瑙球，球料比为20 1 60 1，并在球磨机中添加无水乙醇作为过程控制剂，添加量为TW2粉总质量的2 5%，控制球磨机转速为150 400rpm，球磨时间为60 120h ；步骤2，混粉将步骤1球磨好的TiB2颗粒与平均粒径为50 100 μ m、纯度不低于99. 99%的 Ag粉在混料机中进行混合，TiB2颗粒占总质量的0. 1 10%，两种组分的质量百分比总和为100%，混粉时间为1 釙；步骤3，压制将经步骤2混合好的粉末进行冷压，压强为200 400MPa，保压时间为10 40s ； 通过模具控制压坯直径为20 40mm，压坯高度为10 30mm ；步骤4，烧结将经过步骤3压制的压坯置于高温真空烧结炉中，先对炉内抽真空，保证炉体内的真空度不低于10-3 ，然后对炉内进行加热，当炉内温度达到400°C 600°C时，保温 30min ；再升温到600°C 700°C时，保温30min ；再继续升温到最终烧结温度700°C 900°C 时，保温120min后，随炉自然冷却到室温，即可获得AgTB2触头材料，其中3次升温过程中的升温速度均为10 30°C /min。实施例1将平均粒径为1 10 μ m、纯度不低于99. 9%的TB2颗粒在高能球磨机中球磨，磨球为玛瑙球，球料比为60 1，并在球磨机中添加无水乙醇作为过程控制剂，添加量为TW2 粉总质量的2%，控制球磨机转速为200rpm，球磨时间为60h ；将球磨好的TB2颗粒与平均粒径为50 100 μ m、纯度不低于99. 99 %的Ag粉在混料机中进行混合，TW2颗粒占总质量的4%，两种组分的质量百分比总和为100%，混粉时间为4h ；将混合好的粉末进行冷压， 压强为350MPa，保压时间为30s ；通过模具控制压坯直径为30mm，压坯高度为25mm ；将压坯置于高温真空烧结炉中，先对炉内抽真空，保证炉体内的真空度不低于10_3Pa，然后对炉内进行加热，当炉内温度达到450°C时，保温30min ；再升温到600°C时，保温30min ；再继续升温到最终烧结温度750°C时，保温120min后，随炉自然冷却到室温，即可获得AgTB2触头材料，其中3次升温过程中的升温速度均为15°C /min。实施例2将平均粒径为1 10 μ m、纯度不低于99. 9%的TB2颗粒在高能球磨机中球磨，磨球为玛瑙球，球料比为20 1，并在球磨机中添加无水乙醇作为过程控制剂，添加量为TW2 粉总质量的4%，控制球磨机转速为150rpm，球磨时间为IOOh ；将球磨好的TB2颗粒与平均粒径为50 100 μ m、纯度不低于99. 99%的Ag粉在混料机中进行混合，TiB2颗粒占总质量的0. 1%，两种组分的质量百分比总和为100%，混粉时间为Ih ；将混合好的粉末进行冷压， 压强为200MPa，保压时间为40s ；通过模具控制压坯直径为20mm，压坯高度为30mm ；将压坯置于高温真空烧结炉中，先对炉内抽真空，保证炉体内的真空度不低于10_3Pa，然后对炉内进行加热，当炉内温度达到400°C时，保温30min ；再升温到650°C时，保温30min ；再继续升温到最终烧结温度700°C时，保温120min后，随炉自然冷却到室温，即可获得AgTB2触头材料，其中3次升温过程中的升温速度均为10°C /min。实施例3将平均粒径为1 10 μ m、纯度不低于99. 9%的TB2颗粒在高能球磨机中球磨，磨球为玛瑙球，球料比为40 1，并在球磨机中添加无水乙醇作为过程控制剂，添加量为TW2 粉总质量的5%，控制球磨机转速为400rpm，球磨时间为120h ；将球磨好的TW2颗粒与平均粒径为50 100 μ m、纯度不低于99. 99%的Ag粉在混料机中进行混合，TiB2颗粒占总质量的10%，两种组分的质量百分比总和为100%，混粉时间为证；将混合好的粉末进行冷压， 压强为400MPa，保压时间为IOs ；通过模具控制压坯直径为40mm，压坯高度为IOmm ；将压坯置于高温真空烧结炉中，先对炉内抽真空，保证炉体内的真空度不低于10_3Pa，然后对炉内进行加热，当炉内温度达到600°C时，保温30min ；再升温到700°C时，保温30min ；再继续升温到最终烧结温度900°C时，保温120min后，随炉自然冷却到室温，即可获得AgTB2触头材料，其中3次升温过程中的升温速度均为30°C /min。表1传统AgTW2触头材料和本发明所制备AgTW2触头材料的性能对比
材料名称致密度％硬度Hv传统AgTiB2触头材料91.4245.7本发明制备的AgTiB2触头材料94.6768.1从上表可以看出，本发明方法制备的AgTW2M头材料的致密度和硬度有了明显的提尚。图2和图4是传统方法制备的AgTB2触头材料的微观组织和电弧侵蚀后的表面形貌，图3和图5是本发明方法制备的AgTB2触头材料的微观组织和电弧侵蚀后的表面形貌。从图2和图3中可以明显的看出本发明制备的AgTB2触头材料的微观组织中TB2颗粒变的细小，而且分布均勻；从图4和图5的对比中可以看出，和传统制备方法相比，本发明
5制备的AgTW2触头材料的表面电弧侵蚀形貌更加平坦,不存在大的侵蚀蚀坑，材料的耐电弧侵蚀性能得到了极大地提高。 本发明制备的AgTW2触头材料具有更好的综合性能，尤其是具有优异的耐电弧侵蚀性能。
权利要求
1.一种AgTB2触头材料的制备方法，其特征在于，按以下步骤实施步骤1，球磨将平均粒径为1 10 μ m、纯度不低于99. 9%的TB2颗粒在高能球磨机中球磨，并在球磨机中添加过程控制剂，控制球磨机转速为150 400rpm，球磨时间为60 120h ；步骤2，混粉将步骤1球磨好的TB2颗粒与平均粒径为50 100 μ m、纯度不低于99. 99%的Ag粉在混料机中进行混合，TiB2颗粒占TB2颗粒与Ag粉总质量的0. 1 10%，混粉时间为1 5h ；步骤3，压制将经步骤2混合好的粉末进行冷压，压强为200 400MPa，保压时间为10 40s ；步骤4，烧结将经过步骤3压制的压坯置于高温真空烧结炉中，先对炉内抽真空，保证炉体内的真空度不低于10_3Pa，然后对炉内进行加热，当炉内温度达到400°C 600°C时，保温30min ；再升温到600°C 700°C时，保温30min ；再继续升温到最终烧结温度700°C 900°C时，保温 120min后，随炉自然冷却到室温，即获得AgTB2触头材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中磨球为玛瑙球，球料比为 20 1 60 1。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中的过程控制剂为无水乙醇，添加量为TiB2颗粒总质量的2 5%。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3中通过模具控制压坯直径为20 40mm，压坯高度为10 30mm。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于，步骤4中3次升温过程中的升温速度均为10 30°C /min。
全文摘要
本发明公开了一种AgTiB2触头材料的制备方法，该方法以高纯度的Ag粉和TiB2粉为原料，通过对原材料TiB2粉球磨，随后与Ag粉进行混粉；然后在压力机下进行压制，最后对压坯进行真空烧结，即制得AgTiB2触头材料。与传统粉末冶金技术相比，本发明的制备方法可显著提高AgTiB2触头材料的的致密度和硬度，从而使耐电弧侵蚀性能得到了提高。
文档编号H01H1/023GK102534280SQ20121003677
公开日2012年7月4日 申请日期2012年2月17日 优先权日2012年2月17日
发明者刘启达, 刘马宝, 张天明, 梁淑华, 王献辉, 邹军涛 申请人:西安理工大学