专利名称：一种制备银稀土氧化物电接触材料的方法
技术领域：
本发明属于金属基复合材料技术领域，具体涉及一种制备银稀土氧化物电接触材 料的方法。
背景技术：
银稀土氧化物电接触材料是针对替代有毒的银氧化镉电接触材料而发明的。目 前，公知的银稀土氧化物电接触材料的制备方法有以下几种(1)通过化学沉淀法制备银 稀土氧化物复合粉末，再经过混料、压制成形、烧结、复压复烧、挤压拉拔或轧制制备银稀土 氧化物电接触材料；(2)通过超声分散稀土氧化物颗粒，使银包覆在稀土氧化物表面，最终 获得银稀土氧化物复合粉末，再经过混料、压制成形、烧结、复压复烧、挤压拉拔或轧制制备 银稀土氧化物电接触材料；(3)传统的粉末冶金法制备银稀土氧化物电接触材料是将银粉 与稀土氧化物粉末充分混合，然后进行压制成形、烧结、复压复烧、挤压拉拔或轧制制备银 稀土氧化物电接触材料；(4)通过快速凝固技术制备稀土氧化物粉末，将银粉与其充分混 合、压制成形、烧结、复压复烧、挤压拉拔或轧制制备银稀土氧化物电接触材料；(5)通过银 粉与稀土粉末以及反应剂(银的氧化物)充分混合，成形、烧结、复压复烧、挤压拉拔或轧制 制备银稀土氧化物电接触材料。以上公知的银稀土氧化物电接触材料的制备方法，虽然都可以获得银稀土氧化物 复合材料，但这些制备技术都存在着明显的不足，主要表现为(1)、(2)两种方法制备复合 粉末的过程中存在着酸、碱、盐的污染问题，(3)、(4)两种方法都经过一个稀土氧化物粉末 与银粉的混合过程，从而使得粉末的准备阶段过长，并且对粉末的粒度以及纯度要求较高， 造成工艺复杂、生产成本过高；此外(1)_(4)这四种方法制备银稀土氧化物电接触材料时， 稀土氧化物的弥散在粉末准备阶段就已经完成，给烧结后锭坯的加工带来了很大的困难。 对于方法(5)的反应合成法制备银稀土氧化物电接触材料，尽管稀土氧化物的弥散是在后 续加工中完成，但也同样也存在着长时间粉末混合过程，造成生产成本过高；同时用反应合 成法制备的银稀土氧化物的晶粒尺寸较大，对后续加工造成一定影响，还有待改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种工艺过程易 控制、少污染、生产成本低、可大批量生产的制备银稀土氧化物电接触材料的方法。本发明 制备的银稀土氧化物电接触材料具有高的强度和加工性能，同时具有耐磨、耐蚀、耐电弧烧 损和抗熔焊等电接触性能。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种制备银稀土氧化物电接触 材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤(1)将粉末在温度为100°C 200°C的条件下处理0. 5h 2h ；(2)将稀土元素RE和Ag的混合物置于喷射共沉积真空中频熔炼炉内合金化得到 合金熔体；或将稀土元素RE和Ag的混合物与添加元素一同置于喷射共沉积真空中频熔炼炉内合金化得到合金熔体；所述稀土元素RE为La、Ce和Y中的一种或几种；所述混合物中 稀土元素RE的质量百分数为1 % 30 %，余量为Ag ；所述添加元素为B和/或Mo ；所述B 的单独添加量为合金熔体质量的0. 001% 0. 8% ；所述Mo的单独添加量为合金熔体质量 的0.001% 0.5% ；所述B和Mo的添加量为合金熔体质量的0. 001% 0.5% ；(3)待步骤⑵中所述合金熔体温度达到100°C 200°C后，打开雾化气阀门，同时 将合金熔体倒入保温包，并启动粉末输送装置输送步骤(1)中经处理后的Ag2O粉末，进行 喷射共沉积得到AgRE/Ag20复合材料；所述Ag2O粉末的输送量为稀土元素RE的3Λ倍摩尔 量；(4)将步骤(3)中所述AgRE/A&0复合材料在温度为500°C 800°C的真空条件下 原位化学反应处理4h 8h，制备得到AgRE2O3复合材料；(5)将步骤(4)中所述AgRE2O3复合材料挤压加工成棒材或板材形状的银稀土氧 化物电接触材料，再进一步轧制或拉拔，最终根据应用要求再加工成片材、丝材、异型材或 触头形状的银稀土氧化物电接触材料。上述步骤(1)中所述Ag2O粉末的粒径为IOym lOOym。上述步骤⑵中所述稀土元素RE的质量纯度> 99.9%，所述Ag的质量纯度 彡 99. 95%。上述步骤⑵中所述合金化的温度为800°C 1100°C。上述步骤(3)中所述喷射共沉积的沉积距离为300mm 400mm，雾化气体压力为 0. 8MPa 1. 8MPa,导流管内径为3. 5mm 4. 5mm，沉积器转速为10rpm/min 40rpm/min。上述步骤(5)中所述挤压的温度为400°C 600°C。本发明与现有技术相比具有以下优点1、本发明通过喷射共沉积、原位化学反应等先进加工技术集成，生产工艺稳定，可 实现短流程、近成形、强制均勻凝固制备银稀土氧化物电接触材料。2、本发明制备的银稀土氧化物电接触材料具有比用粉末冶金法、反应合成法、化 学共沉淀法等方法制备的银稀土氧化物电接触材料更高的强度和加工性能，Ag和RE2O3 反应界面新鲜，生成的稀土氧化物具有纳米尺寸，此外其基体组织具有快速凝固组织的特 点-均勻细小，使复合材料的热稳定性和热强性明显改善，同时具有耐磨、耐蚀、耐电弧烧 损和抗熔焊等电接触性能，使材料的综合性能提高。3、本发明制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9. 71g/cm3 9. 99g/cm3，硬度 为 760MPa IOOOMPa,电阻率彡 2. 5 μ Ω · cm。下面通过实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
具体实施例方式实施例1(1)将粒径为10 μ m的粉末在温度为100°C的条件下处理2h ；(2)将质量纯度≥99. 9%的稀土元素RE和质量纯度≥99. 95%的Ag的混合物置 于喷射共沉积真空中频熔炼炉内，在温度为800°C条件下合金化得到合金熔体；所述稀土 元素RE为La ；所述混合物中稀土元素RE的质量百分数为1%，余量为Ag ；(3)待合金熔体温度达到100°C后，打开雾化气阀门，同时将合金熔体倒入保温包，并启动粉末输送装置输送经处理后的Ag2O粉末，进行喷射共沉积得到AgRE/Ag20复合 材料；所述Ag2O粉末的量为稀土元素RE的3/2倍摩尔量；所述喷射共沉积的沉积距离为 300mm，雾化气体压力为0. 8MPa，导流管内径为3. 5mm，沉积器转速为10rpm/min ；(4)在真空条件下，对AgRE/Ag20复合材料在温度为500°C的条件下原位化学反应 处理8h，制备得到AgRE2O3复合材料；(5)将AgRE2O3复合材料在温度为600°C条件下挤压加工成棒材或板材形状的银稀 土氧化物电接触材料，再进一步轧制或拉拔，最终根据应用要求再加工成片材、丝材、异型 材或触头形状的银稀土氧化物电接触材料。本实施例制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9. 71g/cm3，硬度为760MPa，电 阻率为2. 5 μ Ω · cm。实施例2本实施例制备方法与实施例1的制备方法相同，其中不同之处在于所述稀土元 素RE为Ce或Y，或者为La、Ce和Y中的至少两种。本实施例制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9. 71g/cm3 9. 99g/cm3,硬度 为 760MPa IOOOMPa,电阻率彡 2. 5 μ Ω · cm。实施例3本实施例制备方法与实施例1的制备方法相同，其中不同之处在于所述稀土元 素RE为Ce或Y，或者为La、Ce和Y中的至少两种。本实施例制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9. 71g/cm3 9. 99g/cm3,硬度 为 760MPa IOOOMPa,电阻率彡 2. 5 μ Ω · cm。实施例4(1)将粒径为100 μ m的粉末在温度为200°C的条件下处理0. 5h ；(2)将质量纯度彡99. 9%的稀土元素RE和质量纯度彡99. 95%的Ag的混合物置 于喷射共沉积真空中频熔炼炉内，在温度为iioo°c条件下合金化得到合金熔体；所述稀土 元素RE为Ce ；所述混合物中稀土元素RE的质量百分数为30%，余量为Ag ；(3)待合金熔体温度达到200°C后，打开雾化气阀门，同时将合金熔体倒入保温 包，并启动粉末输送装置输送经处理后的Ag2O粉末，进行喷射共沉积得到AgRE/Ag20复合 材料；所述Ag2O粉末的量为稀土元素RE的3/2倍摩尔量；所述喷射共沉积的沉积距离为 400mm，雾化气体压力为1. 8MPa，导流管内径为4. 5mm，沉积器转速为40rpm/min ；(4)在真空条件下，对AgRE/Ag20复合材料在温度为800°C的条件下原位化学反应 处理4h，制备得到AgRE2O3复合材料；(5)将AgRE2O3复合材料在温度为400°C条件下挤压加工成棒材或板材形状的银稀 土氧化物电接触材料，再进一步轧制或拉拔，最终根据应用要求再加工成片材、丝材、异型 材或触头形状的银稀土氧化物电接触材料。本实施例制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9. 99g/cm3,硬度为880MPa，电 阻率为2 μ Ω · cm。实施例5本实施例制备方法与实施例4的制备方法相同，其中不同之处在于所述稀土元 素RE为La或Y，或者为La、Ce和Y中的至少两种。
本实施例制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9. 71g/cm3 9. 99g/cm3,硬度 为 760MPa IOOOMPa,电阻率彡 2. 5 μ Ω · cm。实施例6本实施例制备方法与实施例4的制备方法相同，其中不同之处在于所述稀土元 素RE为La或Y，或者为La、Ce和Y中的至少两种。本实施例制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9. 71g/cm3 9. 99g/cm3,硬度 为 760MPa IOOOMPa,电阻率彡 2. 5 μ Ω · cm。实施例7(1)将粒径为55 μ m的粉末在温度为150°C的条件下处理1. 2h ；(2)将质量纯度彡99. 9%的稀土元素RE和质量纯度彡99. 95%的Ag的混合物置 于喷射共沉积真空中频熔炼炉内，在温度为950°C条件下合金化得到合金熔体；所述稀土 元素RE为Y ；所述混合物中稀土元素RE的质量百分数为15%，余量为Ag ；(3)待合金熔体温度达到150°C后，打开雾化气阀门，同时将合金熔体倒入保温 包，并启动粉末输送装置输送经处理后的Ag2O粉末，进行喷射共沉积得到AgRE/Ag20复合 材料；所述Ag2O粉末的量为稀土元素RE的3/2倍摩尔量；所述喷射共沉积的沉积距离为 350mm，雾化气体压力为1. 3MPa，导流管内径为4mm，沉积器转速为25rpm/min ；(4)在真空条件下，对AgRE/Ag20复合材料在温度为650°C的条件下原位化学反应 处理6h，制备得到AgRE2O3复合材料；(5)将AgRE2O3复合材料在温度为500°C条件下挤压加工成棒材或板材形状的银稀 土氧化物电接触材料，再进一步轧制或拉拔，最终根据应用要求再加工成片材、丝材、异型 材或触头形状的银稀土氧化物电接触材料。本实施例制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9. 85g/cm3,硬度为lOOOMPa， 电阻率为2. 3μ Ω · cm。实施例8本实施例制备方法与实施例7的制备方法相同，其中不同之处在于所述稀土元 素RE为La或Ce，或者为La、Ce和Y中的至少两种。本实施例制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9. 71g/cm3 9. 99g/cm3,硬度 为 760MPa IOOOMPa,电阻率彡 2. 5 μ Ω · cm。实施例9本实施例制备方法与实施例7的制备方法相同，其中不同之处在于所述稀土元 素RE为La或Ce，或者为La、Ce和Y中的至少两种。本实施例制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9. 71g/cm3 9. 99g/cm3,硬度 为 760MPa IOOOMPa,电阻率彡 2. 5 μ Ω · cm。实施例10(1)将粒径为10 μ m的粉末在温度为100°C的条件下处理2h ；(2)将质量纯度彡99. 9%的稀土元素RE和质量纯度彡99. 95%的Ag的混合物与 添加元素一同置于喷射共沉积真空中频熔炼炉内，在温度为800°C条件下合金化得到合金 熔体；所述稀土元素RE为Ce ；所述混合物中稀土元素RE的质量百分数为30%，余量为Ag ； 所述添加元素为B，添加量为合金熔体质量的0. 001% ；
(3)待合金熔体温度达到100°C后，打开雾化气阀门，同时将合金熔体倒入保温 包，并启动粉末输送装置输送经处理后的Ag2O粉末，进行喷射共沉积得到AgRE/Ag20复合 材料；所述Ag2O粉末的量为稀土元素RE的3/2倍摩尔量；所述喷射共沉积的沉积距离为 400mm，雾化气体压力为0. 8MPa，导流管内径为4mm，沉积器转速为40rpm/min ；(4)在真空条件下，对AgRE/Ag20复合材料在温度为500°C的条件下原位化学反应 处理6h，制备得到AgRE2O3复合材料；(5)将AgRE2O3复合材料在温度为400°C条件下挤压加工成棒材或板材形状的银稀 土氧化物电接触材料，再进一步轧制或拉拔，最终根据应用要求再加工成片材、丝材、异型 材或触头形状的银稀土氧化物电接触材料。本实施例制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9. 79g/cm3,硬度为900MPa，电 阻率为2. 4 μ Ω · cm。实施例11本实施例制备方法与实施例10的制备方法相同，其中不同之处在于所述稀土元 素RE为La或Y，或者为La、Ce和Y中的至少两种；所述添加元素为Mo或Mo和B。本实施例制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9. 71g/cm3 9. 99g/cm3,硬度 为 760MPa IOOOMPa,电阻率彡 2. 5 μ Ω · cm。实施例12本实施例制备方法与实施例10的制备方法相同，其中不同之处在于所述稀土 元素RE为La或Y，或者为La、Ce和Y中的至少两种；添加元素为Mo或Mo和B，添加量为 0. 5%。本实施例制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9. 71g/cm3 9. 99g/cm3,硬度 为 760MPa IOOOMPa,电阻率彡 2. 5 μ Ω · cm。实施例13(1)将粒径为100 μ m的粉末在温度为200°C的条件下处理0. 5h ；(2)将质量纯度彡99. 9%的稀土元素RE和质量纯度彡99. 95%的Ag的混合物与 添加元素一同置于喷射共沉积真空中频熔炼炉内，在温度为iioo°c条件下合金化得到合金 熔体；所述稀土元素RE为La ；所述混合物中稀土元素RE的质量百分数为15%，余量为Ag ； 所述添加元素为B，添加量为合金熔体质量的0. 8% ；(3)待合金熔体温度达到200°C后，打开雾化气阀门，同时将合金熔体倒入保温 包，并启动粉末输送装置输送经处理后的Ag2O粉末，进行喷射共沉积得到AgRE/Ag20复合 材料；所述Ag2O粉末的量为稀土元素RE的3/2倍摩尔量；所述喷射共沉积的沉积距离为 300mm，雾化气体压力为1. 8MPa，导流管内径为3. 5mm，沉积器转速为10rpm/min ；(4)在真空条件下，对AgRE/Ag20复合材料在温度为650°C的条件下原位化学反应 处理8h，制备得到AgRE2O3复合材料；(5)将AgRE2O3复合材料在温度为600°C条件下挤压加工成棒材或板材形状的银稀 土氧化物电接触材料，再进一步轧制或拉拔，最终根据应用要求再加工成片材、丝材、异型 材或触头形状的银稀土氧化物电接触材料。本实施例制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9. 71g/cm3，硬度为lOOOMPa， 电阻率为1. 5μ Ω · cm。
实施例14本实施例制备方法与实施例13的制备方法相同，其中不同之处在于所述稀土元 素RE为Ce或Y，或者为La、Ce和Y中的至少两种；所述添加元素为Mo或Mo和B，添加量为 0. 001%。本实施例制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9. 71g/cm3 9. 99g/cm3,硬度 为 760MPa IOOOMPa,电阻率彡 2. 5 μ Ω · cm。实施例15本实施例制备方法与实施例13的制备方法相同，其中不同之处在于所述稀土元 素RE为Ce或Y，或者为La、Ce和Y中的至少两种；所述添加元素为Mo或Mo和B，添加量为 0. 25%。本实施例制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9. 71g/cm3 9. 99g/cm3,硬度 为 760MPa IOOOMPa,电阻率彡 2. 5 μ Ω · cm。实施例16(1)将粒径为55 μ m的Ag2O粉末在温度为150°C的条件下处理1. 2h ；(2)将质量纯度彡99. 9%的稀土元素RE和质量纯度彡99. 95%的Ag的混合物与 添加元素一同置于喷射共沉积真空中频熔炼炉内，在温度为950°C条件下合金化得到合金 熔体；所述稀土元素RE为Y ；所述混合物中稀土元素RE的质量百分数为1 %，余量为Ag ；所 述添加元素为B，添加量为合金熔体质量的0. 4% ；(3)待合金熔体温度达到150°C后，打开雾化气阀门，同时将合金熔体倒入保温 包，并启动粉末输送装置输送经处理后的Ag2O粉末，进行喷射共沉积得到AgRE/Ag20复合 材料；所述Ag2O粉末的量为稀土元素RE的3/2倍摩尔量；所述喷射共沉积的沉积距离为 350mm，雾化气体压力为1. 3MPa，导流管内径为4. 5mm，沉积器转速为25rpm/min ；(4)在真空条件下，对AgRE/Ag20复合材料在温度为800°C的条件下原位化学反应 处理4h，制备得到AgRE2O3复合材料；(5)将AgRE2O3复合材料在温度为500°C条件下挤压加工成棒材或板材形状的银稀 土氧化物电接触材料，再进一步轧制或拉拔，最终根据应用要求再加工成片材、丝材、异型 材或触头形状的银稀土氧化物电接触材料。本实施例制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9. 99g/cm3,硬度为760MPa，电 阻率为1. 8μ Ω · cm。实施例17本实施例制备方法与实施例16的制备方法相同，其中不同之处在于所述稀土元 素RE为La或Ce，或者为La、Ce和Y中的至少两种；所述添加元素为Mo或Mo和B，添加量 为 0. 5%。本实施例制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9. 71g/cm3 9. 99g/cm3,硬度 为 760MPa IOOOMPa,电阻率彡 2. 5 μ Ω · cm。实施例18本实施例制备方法与实施例16的制备方法相同，其中不同之处在于所述稀土元 素RE为La或Ce，或者为La、Ce和Y中的至少两种；所述添加元素为Mo或Mo和B，添加量 为 0. 25%。
本实施例制备的银稀土氧化物电接触材料的密度为9. 71g/cm3 9. 99g/cm3,硬度 为 760MPa IOOOMPa,电阻率彡 2. 5 μ Ω · cm。
权利要求
一种制备银稀土氧化物电接触材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤(1)将Ag2O粉末在温度为100℃～200℃的条件下处理0.5h～2h；(2)将稀土元素RE和Ag的混合物置于喷射共沉积真空中频熔炼炉内合金化得到合金熔体；或将稀土元素RE和Ag的混合物与添加元素一同置于喷射共沉积真空中频熔炼炉内合金化得到合金熔体；所述稀土元素RE为La、Ce和Y中的一种或几种；所述混合物中稀土元素RE的质量百分数为1％～30％，余量为Ag；所述添加元素为B和/或Mo；所述B的单独添加量为合金熔体质量的0.001％～0.8％；所述Mo的单独添加量为合金熔体质量的0.001％～0.5％；所述B和Mo的添加量为合金熔体质量的0.001％～0.5％；(3)待步骤(2)中所述合金熔体温度达到100℃～200℃后，打开雾化气阀门，同时将合金熔体倒入保温包，并启动粉末输送装置输送步骤(1)中经处理后的Ag2O粉末，进行喷射共沉积得到AgRE/Ag2O复合材料；所述Ag2O粉末的输送量为稀土元素RE的3/2倍摩尔量；(4)将步骤(3)中所述AgRE/Ag2O复合材料在温度为500℃～800℃的真空条件下原位化学反应处理4h～8h，制备得到AgRE2O3复合材料；(5)将步骤(4)中所述AgRE2O3复合材料挤压加工成棒材或板材形状的银稀土氧化物电接触材料，再进一步轧制或拉拔，最终根据应用要求再加工成片材、丝材、异型材或触头形状的银稀土氧化物电接触材料。
2.根据权利要求1所述的一种制备银稀土氧化物电接触材料的方法，其特征在于，步 骤(1)中所述A&0粉末的粒径为10 μ m 100 μ m。
3.根据权利要求1所述的一种制备银稀土氧化物电接触材料的方法，其特征在于，步 骤(2)中所述稀土元素RE的质量纯度彡99.9%，所述Ag的质量纯度彡99. 95%。
4.根据权利要求1所述的一种制备银稀土氧化物电接触材料的方法，其特征在于，步 骤(2)中所述合金化的温度为800°C 1100°C。
5.根据权利要求1所述的一种制备银稀土氧化物电接触材料的方法，其特征在于，步 骤⑶中所述喷射共沉积的沉积距离为300mm 400mm，雾化气体压力为0. 8MPa 1. 8MPa, 导流管内径为3. 5mm 4. 5mm，沉积器转速为10rpm/min 40rpm/min。
6.根据权利要求1所述的一种制备银稀土氧化物电接触材料的方法，其特征在于，步 骤(5)中所述挤压的温度为400°C 600°C。
全文摘要
本发明公开了一种制备银稀土氧化物电接触材料的方法，包括以下步骤一、将Ag2O粉末进行处理；二、制备合金熔体；三、喷射共沉积制备复合材料；四、对复合材料进行原位化学处理；五、挤压、轧制、拉拔制备银稀土氧化物电接触材料。本发明制备的银稀土氧化物电接触材料具有比用粉末冶金法、反应合成法、化学共沉淀法等方法制备的银稀土氧化物电接触材料更高的强度和加工性能，银和稀土氧化物反应界面新鲜，使银稀土氧化物电接触材料的热稳定性和热强性明显改善；同时具有耐磨、耐蚀、耐电弧烧损和抗熔焊等电接触性能。
文档编号C22C1/02GK101984115SQ20101057481
公开日2011年3月9日 申请日期2010年12月6日 优先权日2010年12月6日
发明者孙宝莲, 李进, 贾志华, 郑晶, 马光 申请人:西北有色金属研究院