本发明涉及电接触材料，具体为一种银基氧化锡电接触材料及其制备方法。
背景技术：
1、在电气、电子工业中，电接触复合材料及元件作为仪器仪表和电器开关等的关键材料及元件，主要起到接通、断开电路还有负载电流之作用，其性能好坏是开关电器可靠运行与寿命的直接影响因素。其中，银基氧化镉复合电接触材料具有低接触电阻、抗熔焊、耐电弧、兼具优异塑性加工性能及可焊性等优点而得到广泛的应用。然而，银基氧化镉复合材料在服役过程中存在严重的环境问题，会不可避免的释放出影响人体健康的镉蒸汽。
2、出于对健康和环保的迫切要求，人们希望能够研制出一种能够取代银基氧化镉的材料，为此，国内外开发人员从银基氧化镉复合材料体系转向环保型银基电接触复合材料的研制与开发。人们研制出了银基氧化锌、银基氧化锡、银基氧化镍等一系列银基金属氧化物触点材料。但研究表明，银氧化锡材料具有更优良的抗熔焊性能和耐电弧侵蚀性能，是最有希望代替银氧化镉的无毒材料。
3、作为替代银基氧化镉复合材料体系的环保型银基氧化锡电接触复合材料已在国外实现了成功研制并投入了市场应用。但是，国内相关开发者虽然在银基氧化锡电接触复合材料的研制开发技术进行了大量试验研究，但在实际生产过程中仍存在塑性加工性能差且不稳定、电学性能欠佳、电寿命周期短、接触电阻高等不良性能。因此，如何使氧化锡与银基体的界面结合特性得到提升，并改善基体中氧化锡颗粒在银中的分布，已成为银基氧化锡电接触材料性能进一步提高的关键。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种银基氧化锡电接触材料及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
3、一种银基氧化锡电接触材料，所述银基氧化锡电接触材料是先用高温固相法掺杂锂、铈来制备掺杂氧化锡粉末；将氯化锡与硝酸铜通过静电纺丝制成纤维膜同时原位生长二氧化钛，煅烧后制成掺杂氧化锡纤维；将掺杂氧化锡粉末、掺杂氧化锡纤维与银粉高能球磨混粉后退火制得银基氧化锡复合粉末；将银基氧化锡复合粉末预压成型后烧结制得银基氧化锡电接触材料。
4、作为优化，所述高温固相法掺杂锂、铈是将氧化锡、碳酸锂、氧化铈球磨混合后高温煅烧。
5、作为优化，所述原位生长二氧化钛是通过纳米喷雾技术进行的。
6、作为优化，所述烧结是用真空放电等离子烧结技术进行的。
7、一种银基氧化锡电接触材料的制备方法，包括以下制备步骤：
8、（1）按质量份数计，将50~60份氧化锡、2~3份碳酸锂、0.25~0.3份氧化铈混合均匀，加入球磨罐中，加入8~10份乙醇、1~2份聚乙烯吡咯烷酮，加入氧化锆球，按球料比10:1，转速400~500rpm球磨9~10h，在60~70℃干燥5~6h，在1000~1100℃煅烧11~12h，研磨后过325目筛，制得掺杂氧化锡粉末；
9、（2）按质量份数计，将10~12份五水氯化锡加入80~90份聚乙烯吡咯烷酮溶液中，在40~45℃，150~200r/min搅拌10~12h，加入0.3~0.4份三水硝酸铜，继续搅拌60~80min，装入纺丝针管中，针尖与收集滚筒的距离为18cm，将装有40~50份钛酸丁酯乙醇溶液的纳米雾化器置于收集滚筒处，喷雾方向与收集滚筒正交，纳米雾化器与收集滚筒的距离为18cm，在电压为18~20kv，纺丝推进速度为1ml/h，室温，40%~50%rh，进行静电纺丝，从收集滚筒上收集后放入真空烘箱在70~80℃真空干燥10~12h，在空气气氛下热处理后，自然冷却至室温，制得掺杂氧化锡纤维；
10、（3）按质量份数计，将10~12份掺杂氧化锡粉末、83~85份银粉加入球磨罐中，再加入13.5~14.5份无水乙醇，加入氧化锆球，按球料比10:1，转速600~700rpm球磨50~60min，再加入3~5份掺杂氧化锡纤维，转速250~350rpm，球磨15~20min，50~60℃真空干燥4~5h，在马弗炉中500℃退火100~120min，研磨后过325目筛，制得银基氧化锡复合粉末；
11、（4）将银基氧化锡复合粉末放入石墨模具中预压成型，外加压力120mpa，保压2min，放入真空放电等离子炉中进行烧结成型，烧结压力为45~50mpa，烧结制度是以60℃/min升温速率升温至500~600℃，再以40℃/min升温速率升温至800~900℃烧结10min，自然冷却至室温，脱模后在空气氛围下，600℃保温2h除碳，制得银基氧化锡电接触材料。
12、作为优化，步骤（1）所述聚乙烯吡咯烷酮型号为k30。
13、作为优化，步骤（2）所述聚乙烯吡咯烷酮溶液中聚乙烯吡咯烷酮的质量分数为15%，溶剂是乙醇与n,n-二甲基甲酰胺的混合溶剂，乙醇与n,n-二甲基甲酰胺的质量比为1:1，聚乙烯吡咯烷酮的型号为k30。
14、作为优化，步骤（2）所述钛酸丁酯乙醇溶液的浓度是0.02mol/l。
15、作为优化，步骤（2）所述热处理是先以2℃/min的升温速率升温至240~260℃煅烧1h，再以0.6~0.8℃/min的升温速率升温至440~460℃煅烧1h，最后以0.8~0.9℃/min升温速率升温至600~620℃煅烧3~4h。
16、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
17、本发明在制备银基氧化锡电接触材料时，先用高温固相法掺杂锂、铈来制备掺杂氧化锡粉末；将氯化锡与硝酸铜通过静电纺丝制成纤维膜同时纳米喷雾原位生长二氧化钛，煅烧后制成掺杂氧化锡纤维；将掺杂氧化锡粉末、掺杂氧化锡纤维与银粉高能球磨混粉后退火制得银基氧化锡复合粉末；将银基氧化锡复合粉末预压成型后真空放电等离子烧结制得银基氧化锡电接触材料。
18、首先，用高温固相法掺杂锂、铈来制备掺杂氧化锡粉末，将氧化锡、碳酸锂以及氧化铈在球磨罐中湿磨后高温煅烧，制备成掺杂氧化锡粉末，掺杂氧化锡粉末作为增强相在后续加入银基体中，由于氧化锡与银的润湿性差，导致氧化锡在银中的分散性差，进而降低了银基氧化锡电接触材料的各项性能，而锂元素的掺杂很好地改善了这一点，锂元素具有较低的电负性，可以有效地改善氧化锡与银基体之间的润湿性，降低氧化锡的表面富集程度，降低质量损失，提高接触电阻稳定性，延长电寿命，而铈作为稀有金属，微量掺杂后可以有效地细化晶粒，并可以净化原材料中的杂质，同时稀土元素会与这些杂质生成熔点高、比重轻的化合物，同时在熔焊过程中，这部分高熔点化合物还会上浮成渣，悬浮于熔融银的表层，阻止银液的飞溅与损耗，提高抗熔焊性能与抗侵蚀性能，锂、铈元素的共掺杂使他们发挥出了更好的效果，锂对润湿性的改善配合铈元素细化晶粒、净化杂质的作用，可以更加有效地改善电接触材料的抗熔焊性能以及抗电弧侵蚀性能，提高电寿命，同时少量的铈元素掺杂还可以改善材料的脆性，提高其加工性能与可塑性。
19、其次，将氯化锡与硝酸铜通过静电纺丝制成纤维膜同时纳米喷雾原位生长二氧化钛，煅烧后制成掺杂氧化锡纤维，利用静电纺丝形成纳米级别的纤维丝，通过控制热处理过程中的煅烧制度工艺条件来使其形成良好的纤维丝形貌，在纺丝液中同时加入锡与铜元素，在煅烧的过程中即可形成铜掺杂的氧化锡纤维丝，而在纺丝的过程中通过纳米喷雾技术，将钛酸丁酯雾化喷在纺丝形成的纤维膜上，钛酸丁酯可以与空气中的水蒸气发生反应原位生成二氧化钛，从而将二氧化钛均匀的负载在纺丝形成的纤维膜上，随后在热处理过程中通过高温扩散作用进入氧化锡的晶格，改善氧化锡的禁带宽度，提高其导电性能，同时铜、钛的共掺杂提高了纤维的润湿性，提高了其与银基体的结合力，有效地提高电接触材料的机械强度，提高其加工性能，同时纤维状的氧化锡具有良好的抗电弧侵蚀能力，经过多次电弧烧蚀也不易分解，减少了触点的质量损失。
20、最后，将掺杂氧化锡粉末、掺杂氧化锡纤维与银粉高能球磨混粉后退火制得银基氧化锡复合粉末；将银基氧化锡复合粉末预压成型后真空放电等离子烧结制得银基氧化锡电接触材料，使用高能球磨法混合三种材料，随后通过退火来去除因球磨导致的内应力，随后使用真空放电等离子烧结技术对混合的银基氧化锡复合粉末进行烧结，常规的粉末冶金法制备的产品致密度有限、材料密度低、氧化物颗粒大、分布不均，整体性能较差，放电等离子烧结是在真空低电压的环境下，对材料本身施加大电流来使得材料分子中产生火花放电效应，从而转变为等离子状态，此状态下分子与分子之间形成高能脉冲，从而将分子粘连在一起，在这个过程中同时施加压力，减小分子间的间距，提高整体的致密度，同时真空放电等离子烧结对于润湿性较差的材料进行烧结时仍会出现裂纹与气孔，从而降低材料性能，因此前述对氧化锡粉末的掺杂改性以及掺杂氧化锡纤维的加入均有效地改善了润湿性差这一点，从而可以更好的配合真空放电等离子烧结技术得到性能优良的银基氧化锡电接触材料，同时真空放电等离子烧结工艺流程简单，不需要像传统粉末冶金工艺那样复压复烧，一次烧结成型。