专利名称：制备亚微米银－二氧化锡电触头材料的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备亚微米银-二氧化锡电触头材料的方法，属于电工材料技术领域。
背景技术：
早期的电触点材料多采用纯银，但银的硬度不高，熔点低，不耐磨；在潮湿和硫化介质中，表面形成硫化银膜；在直流电作用下，由于银的硬度低和易挥发，产生电弧侵蚀和电磨损，从而使电触头失效。为了克服银电触头材料的缺陷，发展了AgNi、AgW、AgC、AgMeO(银金属氧化物)电触头材料。在电接触材料中，银金属氧化物材料由于具有良好的耐电磨损、抗熔焊性和导电性，在低压电器中得到广泛应用。上世纪30年代末，F.R.Hensel及其合作者制造出了最早的银氧化镉(AgCdO)材料，并首次进行了电性能试验。但是，由于AgMeO材料制造工艺的复杂性，直到50年代，AgCdO才开始大规模使用。AgCdO材料由于其具有优良的抗电弧侵蚀性、抗熔焊性和较低的接触电阻，长期以来被认为是最好的电接触材料，广泛用于从几伏到上千伏的多种低压电器中，曾被称为万能触点。直到60年代，日本和欧洲相继发现镉及其化合物的致命缺陷，因为镉在人体内聚集将导致肝癌、肺癌，严重影响肾脏、骨骼及血液的正常。因此，AgCdO材料引起各国政府及材料生产使用科研和产业部门的高度重视，不少国家开始从法律政策上限制AgCdO材料的生产使用，科研和产业部门大力开发研制替代AgCdO材料，并取得了一系列研究成果。
从环境保护和人类健康角度出发，AgSnO2是近年发展较快的一种新型无毒电触头材料，与AgCdO相比，AgSnO2表现出优良的耐磨性、抗熔焊和耐电弧腐蚀，而且材料的迁移少，表面均匀，同时AgSnO2材料电性能又与AgCdO相当。但是Ag/SnO2材料的接触电阻比较大，温升高，严重影响电气使用性能，目前国内外仍未得到满意解决；其次，采用传统粉末冶金工艺制造的AgSnO2触头中SnO2颗粒大、硬度高，使得Ag/SnO2复合材料的成型变得异常困难。因此AgSnO2触头电气使用性能和加工工艺性能的不足大大限制了AgSnO2触头材料的应用。
AgSnO2电触点材料的制造工艺大致可分为两大流派，即内氧化法和粉末冶金法。西欧国家倾向于粉末冶金法，日本主要以内氧化法为主，但近年也积极研制粉末冶金法触头，这是由于内氧化法在制造过程中必须加入In元素以加快内氧化的速度，而In的价格高又限制了内氧化制造工艺的发展[1]。不同的AgSnO2电触点材料的制造工艺各有所长，但都存在着明显缺陷，如内氧化需使用很高压力的设备才能使材料均匀氧化，不会出现贫氧区。而粉末冶金法制造触头材料SnO2颗粒尺寸均匀性差，粉末易污染，不易拉制成型，使用中接触电阻较大，温升高，因此，AgSnO2电触点材料的制备工艺成为生产、研究的难点问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述粉末冶金法生产银-二氧化锡的触头材料的不足之处，提供一种制备亚微米级银-二氧化锡电触头材料的方法。该方法具有制备工艺简单易行，生产成本低的特点。
本发明是通过如下技术方案加以实现的。一种亚微米级银-二氧化锡的电触头材料制备方法，其特征在于包括以下过程在不锈钢高速球磨机内，按重量比加入72～94，9％的银、5～20％的二氧化锡、0.1～8％的氧化铈或氧化镧粉末，以及按每公斤粉料加入0.1～1.0mL的三乙醇胺分散剂和200～600mL质量浓度为10-20％丙酮溶液保护剂，在转速400～1000转/分磨制成350-400nm混合粉料，然后将粉料在100～300MPa压力压制成型，在700～800℃烧结4～10小时后，再经热挤压、冷拉拔、制成铆钉形亚微米级银-二氧化锡电触头材料。
本发明的主要优点在于，制备工艺简单，生产成本低，可用于大规模生产。所制备的触头材料的电导率高，组织均匀弥散，抗拉强度高、抗熔焊、耐电弧烧损的性能好；稀土元素的加入提高了触头的机械性能及耐电弧侵蚀性。
图1为本发明实施例球磨制得亚微米级银-二氧化锡粉末电镜照片。
图2为本发明实施例制得亚微米级银-二氧化锡电触头材料的金相组织照片。
具体实施例方式
实施例a.将银粉末、二氧化锡及氧化铈或氧化镧粉末以88％∶10％∶2％的比例混合；然后放入不锈钢高速球磨罐中，并向球磨罐中按每公斤粉料加入0.8mL的三乙醇胺分散剂和10％丙酮溶液400mL保护剂；以转速为600-800转/分高速球磨70小时后，得到平均粒径为200～300nm的亚微米级银-二氧化锡的混合粉末；b.亚微米级银-二氧化锡的混合粉末在20℃的温度下，以350～500MPa等静压成型，并在700～800℃烧结4～10小时。
c.将烧结后的材料在700℃下挤压，挤压比为200；得到Φ3.5～5.0mm的线材，再将线材在20℃下，拉拔速度2米/分，拉拔至Φ2.7～1.38mm丝材。
丝材的密度9.9～10.7kg/cm3；电阻率2.1～2.2μΩ.cm；硬度HV860～1100MPa；抗拉强度为260～380MPa；延伸率为21～30％。
实施例2a.将银粉末、银氧化锡及氧化铈或氧化镧粉末以85％∶10％∶5％的比例混合；然后放入不锈钢高速球磨罐中，并向球磨罐中加入按每公斤粉料0.3mL三乙醇胺分散剂和10％丙酮溶液500mL保护剂；以转速为600-800转/分高速球磨70小时后，得到平均粒径为250～350nm的亚微米级银氧化锡的混合粉末；b.混合的粉末在20℃的温度下，以400～450MPa等静压成型，并在750～800℃烧结6～8小时。
c.将烧结后的材料在700℃下挤压，挤压比为200；得到Φ3.5～5.0mm的线材，再将线材在20℃下，拉拔速度2米/分，拉拔至Φ2.7～1.38mm丝材。
丝材密度9.8～10.5kg/cm3；电阻率2.1～2.2μΩ.cm；硬度HV920～1000MPa；抗拉强度为280～350MPa；延伸率为25～32％。
权利要求
1.一种制备亚微米级银-二氧化锡电触头材料的方法，其特征在于包括以下过程在不锈钢高速球磨机内，按重量比加入72～94.9％的银、5～20％的二氧化锡、0.1～8％的氧化铈或氧化镧粉末，以及按每公斤粉料加入0.1～1.0mL的三乙醇胺分散剂和200～600mL质量浓度为10-20％丙酮溶液保护剂，在转速400～1000转/分磨制成350-400nm混合粉料，然后将粉料在100～300MPa压力压制成型，在700～800℃烧结4～10小时后，再经热挤压、冷拉拔、制成铆钉形亚微米级银-二氧化锡电触头材料。
全文摘要
本发明公开了一种制备亚微米银－二氧化锡电触头材料的方法，属于电工材料技术领域。该亚微米级银－二氧化锡的电触头材料制备方法，其特征在于包括以下过程在不锈钢锈钢高速球磨机内，按重量比加入72～94.9％的银、5～20％的二氧化锡、0.1～8％的氧化铈或氧化镧粉末，以及加入三乙醇胺分散剂和丙酮溶液保护剂，高速磨制成350－400nm混合粉料，然后将粉料再经压力成型、烧结、热挤压和冷拉拔制成铆钉形亚微米级银－二氧化锡电触头材料。本发明的主要优点在于，制备工艺简单，生产成本低，适于大规模生产。所制备的触头材料的电导率高，组织均匀弥散，抗拉强度高、抗熔焊、耐电弧烧损的性能好。
文档编号C22C5/06GK1595568SQ200410019869
公开日2005年3月16日 申请日期2004年7月2日 优先权日2004年7月2日
发明者郑冀, 李松林, 高后秀, 李群英, 张勇 申请人:天津大学