专利名称：混合稀土氧化物改性的银氧化锡电接触材料的制备方法
技术领域：
本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种混合稀土氧化物改性的银氧化锡电 接触材料的制备方法。
背景技术：
长期以来国内外大量使用AgCdO电接触材料(含Cd0:8% 15% )，它具有耐蚀 性好、抗熔焊能力强、接触电阻低而稳定等特点，因而具有良好的使用性能，广泛应用于几 伏到几千伏的低、中压电器中，被称为“万能电接触材料”。但是由于镉及其化合物的存在， 在AgCdO材料的生产、使用以及回收等过程中都面临着“镉毒”的污染和危害人体健康的问 题，欧美发达国家已经明确提出禁止使用含镉的电器元件。近年来，许多国家都开展了无镉 材料的研究，取得了很大的进步，其中最有发展前途的是AgSn02材料。公知的AgSn02电接触材料的制备方法都存在着明显的不足，主要表现为粉末冶 金法制备AgSn02电接触材料时，工序复杂，生产成本高，同时烧结后kg和Sn02的界面结合 情况较差，增加了材料的脆性，导致材料后续加工工序增加、工艺复杂、不利于大规模生产； 内氧化法制备AgSn02电接触材料时，AgSn合金表面会生成致密的Sn02层，阻止合金继续氧 化，因此需加入铟(In)来促进合金内氧化，但是In的价格昂贵，资源储备较少，成本较高； 化学沉淀法制备AgSn02电接触材料时，存在着酸、碱、盐的污染问题，并且其生产周期长、成 本较高，同样存在着银_ 二氧化锡界面结合较差的问题。2002年4月3日公告的专利CN1082235C中公开了一种合成法制备银-二氧化锡 电接触材料，该方法虽然较好的解决反应界面的问题，但是需要经过长时间的混料以及多 次烧结，工艺复杂，同时对原料的粒径和纯度要求较高，增加了生产成本；此外用该法制备 的AgSn02晶粒较大，后续加工仍然很困难；另外在材料温升过高方面还有待改进。
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，提供一种生产成本 低、可实现工业化生产的混合稀土氧化物改性的银氧化锡电接触材料的制备方法。制备的 混合稀土氧化物改性的银氧化锡电接触材料具有高的抗熔焊性和耐电弧烧损性能，同时具 有后续加工简便等特点。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种混合稀土氧化物改性的银 氧化锡电接触材料的制备方法，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、kg和Sn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；所述稀土元素RE为La、Sm和Y ；(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Ag20粉末，进行 喷射共沉积得到AgSnRE/Ag20复合材料；所述Ag20粉末的输送量为Sn的2倍摩尔量与稀土元素RE的3/2倍摩尔量之和；(4)将步骤(3)中所述AgSnRE/Ag20复合材料在温度为400°C 800°C的真空条件 下原位化学反应4h 8h，制备得到AgSn02RE203复合材料，即改性AgSn02复合材料；所述改 性AgSn02复合材料中Sn02的质量百分数为3% 15%，RE203的质量百分数为0. 1% 5%， 余量为Ag ；(5)将步骤(4)中所述改性AgSn02复合材料进行挤压加工成棒材或板材形状的混 合稀土氧化物改性的银氧化锡电接触材料，再进一步轧制或拉拔，最终根据应用要求加工 成片材、丝材、异型材或触头形状的混合稀土氧化物改性的银氧化锡电接触材料。上述步骤(1)中所述A&0粉末的粒径为10 ii m 100 ii m。上述步骤(2)中所述稀土元素RE的质量纯度彡99. 95%，所述Ag的质量纯度 彡99. 95 %，所述Sn的质量纯度彡99. 95 %。上述步骤(2)中所述合金化的温度为820°C 965°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. 6MPa,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，可实现短流程、近 成形、强制均勻凝固制备混合稀土氧化物改性的银氧化锡电接触材料，本发明具有加工成 本低，产品质量稳定、可实现工业化生产等特点。2、本发明制备的混合稀土氧化物改性的银氧化锡电接触材料比用粉末冶金法、内 氧化法和化学沉淀法等方法制备的AgSn02具有更高的加工性能。3、本发明制备的混合稀土氧化物改性的银氧化锡电接触材料具有高的抗熔焊性 和耐电弧烧损性能，同时具有温升低、后续加工简便、使用范围广和使用寿命长的特点。制 备的混合稀土氧化物改性的银氧化锡电接触材料的密度为9. 87g/cm3 10. 51g/cm3，硬度 为 76HV 123HV，电阻率< 2. 4 ii Q cm下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施例方式实施例1AgSn023RE2030. 5 的制备(1)将粒径为10 ii 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. 95%的稀土元素RE、质量纯度彡99. 95%的Ag和质量纯度 彡99. 95%的Sn的混合物置于喷射共沉积真空中频熔炼炉内，在温度为820°C条件下合金 化得到合金熔体；所述稀土元素RE为La、Sm和Y ；(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Ag20粉末，进行喷射共沉积得到AgSnRE/Ag20复合 材料；所述Ag20粉末的输送量为Sn的2倍摩尔量与稀土元素RE的3/2倍摩尔量之和；所 述喷射共沉积的沉积距离为300mm，雾化气体压力为1. 6MPa，导流管内径为4mm，沉积器转 速为 40rpm/min ；
(4)将AgSnRE/Ag20复合材料在温度为800°C的真空条件下原位化学反应4h，制备 得到AgSn02RE203复合材料，即改性AgSn02复合材料；所述改性AgSn02复合材料中Sn02的 质量百分数为3%，RE203的质量百分数为0. 5%，余量为Ag ；(5)将改性AgSn02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 AgSn023RE2030. 5电接触材料，再进一步轧制或拉拔，最终根据应用要求加工成片材、丝材、 异型材或触头形状的AgSn023RE2030. 5电接触材料。本实施例制备的混合稀土氧化物改性的银氧化锡电接触材料的密度为10. 51g/ cm3，硬度为 76HV，电阻率< 2. 05ii Q cm。实施例2AgSn0215RE2035 的制备(1)将粒径为100 ii m的粉末在温度为150°C的条件下处理0. 5h ；(2)将质量纯度彡99. 95%的稀土元素RE、质量纯度彡99. 95%的Ag和质量纯度 彡99. 95%的Sn的混合物置于喷射共沉积真空中频熔炼炉内，在温度为965°C条件下合金 化得到合金熔体；所述稀土元素RE为La、Sm和Y ；(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Ag20粉末，进行喷射共沉积得到AgSnRE/Ag20复合 材料；所述Ag20粉末的量为Sn的2倍摩尔量与稀土元素RE的3/2倍摩尔量之和；所述喷 射共沉积的沉积距离为400mm，雾化气体压力为1. 2MPa,导流管内径为4. 5mm,沉积器转速 为 10rpm/min ；(4)将AgSnRE/Ag20复合材料在温度为400°C的真空条件下原位化学反应8h，制备 得到AgSn02RE203复合材料，即改性AgSn02复合材料；所述改性AgSn02复合材料中Sn02的 质量百分数为15%，RE203的质量百分数为5%，余量为Ag ；(5)将改性AgSn02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 AgSn0215RE2035电接触材料，再进一步轧制或拉拔，最终根据应用要求加工成片材、丝材、异 型材或触头形状的AgSn0215RE2035电接触材料。本实施例制备的混合稀土氧化物改性的银氧化锡电接触材料的密度为9. 87g/ cm3，硬度为 123HV，电阻率< 2. 4ii Q cm。实施例3AgSn029RE2032. 5 的制备(1)将粒径为55 ii m的Ag20粉末在温度为200°C的条件下处理1. 2h ；(2)将质量纯度彡99. 95%的稀土元素RE、质量纯度彡99. 95%的Ag和质量纯度 彡99. 95%的Sn的混合物置于喷射共沉积真空中频熔炼炉内，在温度为892°C条件下合金 化得到合金熔体；所述稀土元素RE为La、Sm和Y ；(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Ag20粉末，进行喷射共沉积得到AgSnRE/Ag20复合 材料；所述Ag20粉末的量为Sn的2倍摩尔量与稀土元素RE的3/2倍摩尔量之和；所述喷 射共沉积的沉积距离为350mm，雾化气体压力为0. 8MPa,导流管内径为3. 5mm,沉积器转速 为 25rpm/min ；(4)将AgSnRE/Ag20复合材料在温度为600°C的真空条件下原位化学反应6h，制备得到AgSn02RE203复合材料，即改性AgSn02复合材料；所述改性AgSn02复合材料中Sn02的 质量百分数为9%，RE203的质量百分数为2. 5%，余量为Ag ；(5)将改性AgSn02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 AgSn029RE2032. 5电接触材料，再进一步轧制或拉拔，最终根据应用要求加工成片材、丝材、 异型材或触头形状的AgSn029RE2032. 5电接触材料。本实施例制备的混合稀土氧化物改性的银氧化锡电接触材料的密度为9. 96g/ cm3，硬度为 115HV，电阻率< 2. 2ii Q cm。实施例4AgSn025RE2030. 1 的制备(1)将粒径为55 ii m的粉末在温度为120°C的条件下处理1. 5h ；(2)将质量纯度彡99. 95%的稀土元素RE、质量纯度彡99. 95%的Ag和质量纯度 彡99. 95%的Sn的混合物置于喷射共沉积真空中频熔炼炉内，在温度为900°C条件下合金 化得到合金熔体；所述稀土元素RE为La、Sm和Y ；(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Ag20粉末，进行喷射共沉积得到AgSnRE/Ag20复合 材料；所述Ag20粉末的量为Sn的2倍摩尔量与稀土元素RE的3/2倍摩尔量之和；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4mm，沉积器转速为 25rpm/min ； (4)将AgSnRE/Ag20复合材料在温度为600°C的真空条件下原位化学反应4h，制备 得到AgSn02RE203复合材料，即改性AgSn02复合材料；所述改性AgSn02复合材料中Sn02的 质量百分数为5%，RE203的质量百分数为0. 1%，余量为Ag ；(5)将改性AgSn02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 AgSn025RE2030. 1电接触材料，再进一步轧制或拉拔，最终根据应用要求加工成片材、丝材、 异型材或触头形状的AgSn025RE2030. 1电接触材料。本实施例制备的混合稀土氧化物改性的银氧化锡电接触材料的密度为10. 27g/ cm3，硬度为 93HV，电阻率< 2. 1 ii Q cm。
权利要求
一种混合稀土氧化物改性的银氧化锡电接触材料的制备方法，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、Ag和Sn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；所述稀土元素RE为La、Sm和Y；(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AgSnRE/Ag2O复合材料；所述Ag2O粉末的输送量为Sn的2倍摩尔量与稀土元素RE的3/2倍摩尔量之和；(4)将步骤(3)中所述AgSnRE/Ag2O复合材料在温度为400℃～800℃的真空条件下原位化学反应4h～8h，制备得到AgSnO2RE2O3复合材料，即改性AgSnO2复合材料；所述改性AgSnO2复合材料中SnO2的质量百分数为3％～15％，RE2O3的质量百分数为0.1％～5％，余量为Ag；(5)将步骤(4)中所述改性AgSnO2复合材料进行挤压加工成棒材或板材形状的混合稀土氧化物改性的银氧化锡电接触材料，再进一步轧制或拉拔，最终根据应用要求加工成片材、丝材、异型材或触头形状的混合稀土氧化物改性的银氧化锡电接触材料。
2.根据权利要求1所述的混合稀土氧化物改性的银氧化锡电接触材料的制备方法，其 特征在于，步骤(1)中所述Ag2O粉末的粒径为10 μ m 100 μ m。
3.根据权利要求1所述的混合稀土氧化物改性的银氧化锡电接触材料的制备方法， 其特征在于，步骤(2)中所述稀土元素RE的质量纯度彡99. 95 %，所述Ag的质量纯度 彡99. 95 %，所述Sn的质量纯度彡99. 95 %。
4.根据权利要求1所述的混合稀土氧化物改性的银氧化锡电接触材料的制备方法，其 特征在于，步骤(2)中所述合金化的温度为820°C 965C。
5.根据权利要求1所述的混合稀土氧化物改性的银氧化锡电接触材料的制备方法， 其特征在于，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. 6MPa,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所述的混合稀土氧化物改性的银氧化锡电接触材料的制备方法，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
本发明公开了一种混合稀土氧化物改性的银氧化锡电接触材料的制备方法，包括以下步骤一、将Ag2O粉末进行处理；二、将Sn、稀土元素和Ag合金化制备合金熔体；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、拉拔制备混合稀土氧化物改性的银氧化锡电接触材料。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，可实现短流程、近成形、强制均匀凝固制备混合稀土氧化物改性的银氧化锡电接触材料。采用本发明制备的混合稀土氧化物改性的银氧化锡电接触材料具有高的抗熔焊性和耐电弧烧损性能，同时具有温升低、后续加工简便、使用范围广、使用寿命长和可实现工业化生产的特点。
文档编号C22C1/00GK101984117SQ20101057541
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
发明者孙晓亮, 操齐高, 李进, 王轶, 马光 申请人:西北有色金属研究院