专利名称：一种连续均匀化制备银氧化锡材料的方法
技术领域：
本发明涉及电触头材料的技术领域，特别是一种银氧化锡材料的制备方法。
背景技术：
银氧化物材料是主要的电触头用材，长期以来国内外所使用的银氧化物触头以银氧化镉最多。银氧化镉材料曾一度是中低压开关电器应用最主要的电接触材料，它具有优良的灭弧性能，在中等负荷开关中具有“万能触点”之称。然而，随着电器开关不断对电触点提出的小型化、高可靠性、长寿命等苛刻的性能要求，银氧化镉材料不仅在抗磨损、抗熔焊、 耐电弧浸蚀等性能指标上已显露明显不足，而且银氧化镉触点燃弧产生的Cd蒸气有毒，不符合环保要求，欧洲已无限期禁用银氧化镉触头材料。作为目前银氧化镉材料最主要的替代物，银氧化锡材料近年来发展迅速，广泛应用于继电器、接触器、断路器等低压电器。目前，银氧化锡触头材料的制备方法主要有合金内氧化法和粉末冶金法。采用合金内氧化法制备银氧化锡材料，即将银、锡按一定的比例配比熔铸加工，所得的银锡合金坯材经后续加工制成丝材、片材等产品形式，经高温、高氧压、长时间内氧化处理，得到成品。该工艺适于批量生产，但在内氧化过程中，由于氧原子需在合金的致密体中扩散，其浓度的梯度分布将造成材料内部出现贫氧区或未氧化区，这对材料的电气性能不利。同时，当锡含量大于5% 就很难进行氧化，为此必须添加有助于氧化的元素，比如铟、铋等。近年来用粉末冶金法制备银氧化锡触头材料得到快速发展，但是统观目前状况，用粉末冶金法制备银氧化锡电触头尚存在以下不足(1) 二氧化锡粉末分布不够均勻、聚集；( 二氧化锡与银基体材料浸润性不够，晶间结合力弱，使用时易出现宏观和微裂纹，加工性能差；C3)批与批之间材料性能不一致。这些，都影响着电触头材料的加工性能和电气性能。
发明内容
本发明的目的在于克服上述已有技术的不足之处，提出一种连续均勻化制备银氧化锡材料的方法，该方法制备的电触头材料具有电阻率低、组织均勻细致、加工性能良好等特点，其制备工艺简单，可实现连续批量化生产；本发明使用的原材料，制备过程均符合环保要求，适合于社会发展趋势。本发明的目的是通过如下技术方案实现的一种连续均勻化制备银氧化锡材料的方法，材料的化学成份为银和氧化锡，其中，氧化锡重量百分比为8% 22%，余量为银，其特征在于，步骤为(1)选用粒径为1 6um氧化锡粉末，加水制备成氧化锡浆料，通过超声波振动器对氧化锡浆料进行超声波均勻化处理；( 根据银与氧化锡含量比例，配制硝酸银溶液，将配备好的硝酸银溶液与氧化锡浆料混合在一起，制备成混合溶液，装在一个储罐内，也通过超声波振动器对混合溶液进行超声波均勻化处理；(3)配制抗坏血酸溶液作为还原剂，并装在另一个储罐内；(4)通过两台泵分别抽取储罐内的硝酸银与氧化锡混合溶液和抗坏血酸溶液，同时输送到旋转式反应釜内，对反应釜内的溶液进行转动式分散，同时开启超声波振动器，让硝酸银的还原反应在溅射中进行，让还原后的单质银均勻地复合在氧化锡的表面上，在粉末收集器上收集到分布均勻的银氧化锡复合粉末；( 将收集到的银氧化锡粉末进行干燥、筛分、成型，制成电触头材料。进一步地，硝酸银溶液的浓度为 3-25%，氧化锡浆料的浓度为10-50%，抗坏血酸溶液浓度为1-10%。硝酸银与氧化锡的混合溶液和抗坏血酸溶液按照均勻的流速进入旋转式反应釜，控制阀门流量为200-400L/h。 超声波振动器的频率为10-50KHZ。氧化锡浆料进行超声波均勻化处理的时间为10-20分钟。本发明的主要优点有1、本发明首次提出超声波均勻化制备银氧化锡材料，使用旋转式反应釜，硝酸银与氧化锡混合溶液和抗坏血酸溶液在反应釜内喷溅中进行活化反应，反应溶液与生成的粉末被分散器以转动式进一步均勻分散，有效地减少了粉末团聚的机会；由于反应是在流动中进行，反应溶液在反应釜中所停留的时间相同，从而保证了复合粉末的均勻性。2、可以通过控制反应溶液的流速与浓度，从而达到控制所得粉末粒度的效果。3、由于反应生成的银复合氧化锡复合粉末并不停留在反应釜内，而是随水流走，不必停机，实现连续生产，生产出来材料性能稳定。4、本发明制备出的银氧化锡材料塑性加工性能优良，易挤压、轧制或拉丝，电性能可满足客户使用要求。5、本发明所用原料易得，工艺简单易行，成本较低，适用于批量化、工业化生产。6、本发明使用的原材料，制备过程均符合环保要求，适合于社会发展趋势。此外，本发明还可应用于其它复合材料的制备中，适用范围广。
图1是本发明的工艺路线图。
具体实施例方式实施例1 制备银氧化锡(10)材料(1)称取粒径为1 2um氧化锡粉末0. 762公斤，制备成浆料，并加入活化剂，开启超声波振动器，进行10 20分钟均勻化处理。最后制备成浆料的浓度为30%。(2)称取硝酸银晶体10公斤，配制为浓度5%的硝酸银溶液，同时将氧化锡浆料加入硝酸银溶液中，通过超声波振动器搅拌30分钟，制成均勻的混合液。(3)配制适量的2%抗坏血酸溶液。(4)通过两台泵同时抽取储罐内的硝酸银与氧化锡的混合溶液和抗坏血酸溶液， 采用阀门控制流量300L/h，从反应釜的左边同时输送到反应釜里面，并对反应的溶液进行转动式分散，同时开启超声波振动器，频率20KHz，让硝酸银的还原反应在溅射中进行，反应得到的银氧化锡复合粉随水流到粉末收集器，经水洗，温度100-20(TC干燥，最终得到银氧化锡复合粉末。(5)将银氧化锡复合粉末经过200目筛分，装入直径为Φ120的钢模中，进行等静压成型。压强为350MPa，保压1分钟，制备出锭胚。(6)将成型后的锭坯进行真空烧结，烧结温度900°C，真空度10_3_10_2Pa，时间4小时。(7)将烧结后的锭坯进行挤压，挤压温度850°C。挤压比120。(8)挤压得到的线材在750°C退火lh。(9)最后经过拉丝，以线材形式为产品，或再打制成电接触点产品。
产品分别做成横截面与纵截面的100-500倍金相观察，发现在氧化锡在银体分布均勻，检测产品的化学成分，银平均含量为89. 5%。实施例2 制备银氧化锡(12)材料(1)称取粒径为3 5um氧化锡粉末1. 361公斤，制备成浆料，并加入活化剂，开启超声波振动器，进行10 20分钟均勻化处理。最后制备成浆料的浓度为25%。(2)称取硝酸银晶体15公斤，配制为浓度4%的硝酸银溶液，同时将氧化锡浆料加入硝酸银溶液中，通过超声波振动器搅拌30分钟，制成均勻的混合液。(3)配制适量的5%抗坏血酸溶液。(4)余下工艺与实施例1相同。检测产品的化学成分，银平均含量为87. 6%。将线材做金相检测，加工性能分析， 结果表明所制备的线材产品同样具有良好的组织均勻性与加工性能。实施例3 制备银氧化锡(1 材料(1)称取粒径为4 6um氧化锡粉末0. 9公斤，制备成浆料，并加入活化剂，开启超声波振动器，进行10 20分钟均勻化处理。最后制备成浆料的浓度为20%。(2)称取硝酸银晶体8公斤，配制为浓度4%的硝酸银溶液，同时将氧化锡浆料加入硝酸银溶液中，通过超声波振动器搅拌30分钟，制成均勻的混合液。(3)配制适量的5%抗坏血酸溶液。(4)余下工艺与实施例1相同。检测产品的化学成分，银平均含量为85. 1%。将线材做金相检测，相对于例1与例 2，此材料中所含氧化物比重更多，氧化物有较少的聚集现象；对其加工性能进行分析，虽然加工性能相对于例1与例2所制备的材料有所降低，但依然具有良好的加工性能。以上述工艺方法所得到的银氧化锡材料与其它方法制备的银氧化锡材料对比如下表1
权利要求
1.一种连续均勻化制备银氧化锡材料的方法，材料的化学成份为银和氧化锡，其中，氧化锡重量百分比为8% 22%，余量为银，其特征在于，步骤为(1)选用粒径为1 6um氧化锡粉末，加水制备成氧化锡浆料，通过超声波振动器对氧化锡浆料进行超声波均勻化处理；(2)根据银与氧化锡含量比例，配制硝酸银溶液，将配备好的硝酸银溶液与氧化锡浆料混合在一起，制备成混合溶液，装在一个储罐内，也通过超声波振动器对混合溶液进行超声波均勻化处理；(3)配制抗坏血酸溶液作为还原剂，并装在另一个储罐内；(4)通过两台泵分别抽取储罐内的硝酸银与氧化锡混合溶液和抗坏血酸溶液，同时输送到旋转式反应釜内，对反应釜内的溶液进行转动式分散，同时开启超声波振动器，让硝酸银的还原反应在溅射中进行，让还原后的单质银均勻地复合在氧化锡的表面上，在粉末收集器上收集分布均勻的银氧化锡复合粉末；(5)将收集到的银氧化锡粉末进行干燥、筛分、成型，制成电触头材料。
2.根据权利要求1所述的银氧化锡材料的方法，其特征是，硝酸银溶液的浓度为 3-25%，氧化锡浆料的浓度为10-50%，抗坏血酸溶液浓度为1-10%。
3.根据权利要求1或2所述的银氧化锡材料的方法，其特征是，硝酸银与氧化锡的混合溶液和抗坏血酸溶液按照均勻的流速进入旋转式反应釜，控制阀门流量为200-400L/h。
4.根据权利要求1或2所述的银氧化锡材料的方法，其特征是，超声波振动器的频率为 10-50KHz。
5.根据权利要求1或2所述的银氧化锡材料的方法，其特征是，氧化锡浆料进行超声波均勻化处理的时间为10-20分钟。
全文摘要
本发明公开了一种连续均匀化制备银氧化锡材料的方法，先将氧化锡浆料均匀化处理，然后按银、氧化锡的含量比例配制好硝酸银溶液，将硝酸银溶液与氧化锡浆料混合，混合浆料与抗坏血酸溶液分别注入旋转式反应釜，在喷溅流转中进行反应，辅以超声波振动器均匀化，得到分布均匀的银氧化锡粉末，经成型后用于制成电触头，此方法能够克服氧化锡颗粒在银基体中分布不够均匀、加工与电性能不稳定等难题，有效地减少了粉末团聚的机会，所得到的银氧化锡粉末分布更加均匀，制成材料的加工性，电性能表面更好并且稳定，本发明工艺简单、可连续性进行生产，得到性能稳定的产品，适用于批量化、工业化生产，制备过程均符合环保要求。
文档编号C22C32/00GK102389981SQ20111018882
公开日2012年3月28日 申请日期2011年6月21日 优先权日2011年6月21日
发明者刘润勇, 卢小东, 周光喆, 许福太, 饶其峰 申请人:佛山通宝精密合金股份有限公司