专利名称：氧化锌晶须增强银基电接触材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及电工触头材料技术领域，具体涉及一种银基电触头材料及制造方法。
背景技术：
电触头是开关电器的关键部件之一，它的性能直接影响整个电器设备的开断容量、使用寿命及运行可靠性。近年来，国内外不断推出各种系列的新型塑壳式断路器和小型高分断路器，这些新型的断路器体积小，分断能力却大幅度提高。新型断路器采用一系列新的限流技术以提高分断能力外，对所用电触头的抗熔焊性、耐电弧烧损能力以及电寿命也都提出了更高的要求。银氧化镉触头材料由于它具有耐电弧、抗熔焊、耐电气和机械磨损、 耐腐蚀和低而稳定的接触电阻等诸多优点，应用最为广泛。它可以应用于电流范围从几安培到几千安培的多种低压电器上，被称为“万能触头”。但由于其中的镉具有毒性，2006年 6月1日起，欧盟ROHS 2002/95/EC和TOEE2002/96/EC指令开始执行，欧盟市场的电子电气产品将严格限制铅、汞、镉等元素的使用。作为银氧化镉触头替代产品，已公布的研究报告多集中在银氧化锡材料上，但银氧化锡材料的“个性化”较强，不同的应用领域，需要采取不同的添加物和工艺措施，因此人们在开发研究银氧化锡材料的同时，也在积极研究开发新的环保型电触头材料，银氧化锌就是其中之一，由于其存在耐电弧烧损性、抗熔焊性差的缺点主要用于小容量的电器开关上。晶须是指在人工控制条件下以单晶形式生长成的一种纤维，其直径非常小(微米数量级)，不含有通常材料中存在的缺陷(晶界、位错、空穴等)， 其原子排列高度有序，因而其强度接近于完整晶体的理论值。其机械强度等于邻接原子间力。晶须的高度取向结构不仅使其具有高强度、高模量和高伸长率，而且还具有电、光、磁、 介电、导电、超导电性质。四针状氧化锌晶须是迄今所有晶须中唯一具有空间立体结构的晶须，因其独特的立体四针状三维结构，很容易实现在基体材料中的均勻分布，从而各向同性地改善材料的物理性能，同时赋予材料多种独特的功能特性，如超高强度、各向同性、优异的耐热性、可调的电学性能、纳米半导体活性。特别是氧化锌的熔点高于1800°C，四针状氧化锌晶须可耐1720°C的高温(高于此温度升华)的特点，使其作为电接触材料中抗熔焊成份具有得天独厚的优势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度、高导电、高导热、耐氧化、抗熔焊、耐电弧烧损和电寿命长的具有广泛应用范围的氧化锌晶须增强电接触材料及其制备方法。本发明的目的是这样实现的
一种氧化锌晶须增强银基电接触材料，由银、四针状氧化锌晶须以及添加物组成，其组成配方用重量百分数表示为四针状氧化锌晶须5 40% ；添加物0. 1% 5%，余量为银，添加物为Cu0、Bi203、Mo03、Te02、W03中的一种或任何混合，添加物和银的粒径为0. 1 10 μ m。一种制备氧化锌晶须增强银基电接触材料的方法如下 按电接触材料的总重量为100份计算(1)混合四针状氧化锌晶须5-40份，添加物0.1-5份，银粉10-30份，用混合机混合均勻，其中添加物和银粉的粒径为0. 1 10 μ m ；
(2)制锭将混合粉末在20 IOOMPa下，压制成孔隙率为15 85%的坯料；
(3)熔渗将坯料置于烧舟中，将25-84.9份的银板切割成与坯料相同尺寸的银片，放置于坯料上，在空气气氛中烧结，烧结温度1000 1200°C，保温10 60分钟。(4)复压将熔渗后的坯料在300 800MPa、常温条件下复压。本发明氧化锌晶须增强银基电接触材料，兼具金属和陶瓷的优良性能，不但强度高，而且具备良好的导电性、导热性、抗熔焊、耐电弧烧蚀、耐腐蚀、抗热震、抗氧化性等优良特性。可广泛应用于低压电器用触头材料，如断路器和接触器触头。采用氧化锌晶须制备的银基电接触材料，更能体现出高强、高导、高韧等特性。不但可以起到基体弥散强化作用， 同时对材料电导率影响很小。作为高低压电器用触头使用能够起到良好的抗熔焊、抗电弧烧蚀、抗氧化，提高耐磨性，改善触头接触电阻，降低温升、提高电寿命等作用。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步说明。实施例1
四针状氧化锌晶须400g ；WO3 =Ig ；银粉100g，与坯料尺寸相同的银片499g ；WO3和银粉平均粒径1-1. 5 μ m。(1)将四针状氧化锌晶须、WO3粉末、银粉用混合机混合均勻。(2)将所获得的混合粉末在20MPa下压制成孔隙率为45%的坯料。(3)熔渗将坯料置于烧舟中，将银片放置于坯料上，在空气气氛中烧结，烧结温度1000°C，保温60分钟。(4)复压将熔渗后的坯料在300MPa、常温条件下复压，增强其密度。实施例2:
四针状氧化锌晶须:150g, Bi2O3 :30g, TeO2 10g，银粉200g，与坯料尺寸相同的银片 610g, Bi203、TeO2 和银粉平均粒径 1-1. 5 μ m。(1)将四针状氧化锌晶须、Bi203、TeO2、银粉用混合机混合均勻。(2)将所获得的混合粉末在IOOMPa下压制成孔隙率为55%的坯料。(3)熔渗将坯料置于烧舟中，将银片放置于坯料上，在空气气氛中烧结，烧结温度1200°C，保温10分钟。(4)复压将熔渗后的坯料在700MPa、常温条件下复压，增强其密度。实施例3:
四针状氧化锌晶须200g，W03:15g, Cu0:10g，银粉200g，与坯料尺寸相同的银片 575g ；CuO、WO3和银粉平均粒径1-1. 5 μ m。(1)将四针状氧化锌晶须、WO3粉末、CuO、银粉用混合机混合均勻。(2)将所获得的混合粉末在IOOMPa下压制成孔隙率为85%的坯料。(3)熔渗将坯料置于烧舟中，将银片放置于坯料上，在空气气氛中烧结，烧结温度1000°C，保温60分钟。(4)复压将熔渗后的坯料在500MPa、常温条件下复压，增强其密度。
实施例4
四针状氧化锌晶须50g，Bi2O3 :30g,Mo03 :20g，银粉300g ；与坯料尺寸相同的银片银片600g。Bi203、TeO2, MoO3 和银粉平均粒径 1-1. 5 μ m。(1)将四针状氧化锌晶须、Bi203、Te02、MoO3和银粉用混合机混合均勻。(2)将所获得的混合粉末在SOMPa下压制成孔隙率为15%的坯料。(3)熔渗将坯料置于烧舟中，将银片放置于坯料上，在空气气氛中烧结，烧结温度1200°C，保温10分钟。(4)复压将熔渗后的坯料在800MPa、常温条件下复压，增强其密度。
权利要求
1.氧化锌晶须增强银基电接触材料，其特征在于由银、四针状氧化锌晶须以及添加物组成，其组成配方用重量百分数表示为四针状氧化锌晶须5 40% ；添加物0. 5%，余量为银；添加物为Cu0、Bi203、Mo03、Te02、W03中的一种或任何混合。
2.一种制备如权利要求1所述的氧化锌晶须增强银基电接触材料的制备方法，其特征在于，方法如下按电接触材料的总重量为100份计算(1)混合四针状氧化锌晶须5-40份，添加物0.1-5份，银粉10-30份，用混合机混合均勻，其中添加物和银粉的粒径为0. 1 10 μ m ；(2)制锭将所获得的混合粉末在20 lOOMI^a下，压制成孔隙率为15 85%的坯料；(3)熔渗将坯料置于烧舟中，将25-84.9份的银板切割成与坯料相同尺寸的银片，放置于坯料上，在空气气氛中烧结，烧结温度1000 1200°C，保温10 60分钟。(4)复压将熔渗后的坯料在300 800MPa、常温条件下复压。
全文摘要
氧化锌晶须增强银基电接触材料，其组成配方用重量百分数表示为四针状氧化锌晶须5～40%；添加物0.1%～5%，余量为银；添加物为CuO、Bi2O3、MoO3、TeO2、WO3中的一种或任何混合。其制备方法如下1、将四针状氧化锌晶须5-40份，添加物0.1-5份，银粉10-30份，混合均匀；2、将混合粉末压制成坯料；3、将坯料置于烧舟中，将25-84.9份的银板切割成与坯料相同尺寸的银片，放置于坯料上，在空气气氛中烧结并保温。4、将熔渗后的坯料在常温条件下复压。本发明的电接触材料，兼具金属和陶瓷的优良性能，而且具备良好的导电性、导热性、抗熔焊、耐电弧烧蚀、耐腐蚀、抗热震。
文档编号C22C47/14GK102324330SQ20111024546
公开日2012年1月18日 申请日期2011年8月25日 优先权日2011年8月25日
发明者何肖冰, 倪树春, 刘新志, 杨丛涛, 王英杰 申请人:哈尔滨东大高新材料股份有限公司