一种包括钨金属的电触头材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电触头材料及其制备方法，特别涉及一种包括钨金属的电触头材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]Ag-W (银-钨)电触头材料中钨颗粒具有高熔点，在银基体中呈弥散分布，具有良好的耐电弧腐蚀性、耐磨性、低而稳定的接触电阻，因此被广泛应用于低压电器电触头材料中，如各类框架式万能断路器、塑壳断路器、重负载开关、电磁开关和调压开关等。
[0003]Cu-W(铜-钨)是电触头材料中由高熔点、高硬度的钨和高导电、导热容并有较高分断能力的铜而构成的合金。该合金触头材料具有良好的耐电弧侵蚀性、抗熔焊性和高强度等优点。但是它的截流值较高，虽然添加少量Sb、Bi等低熔点金属在运行开始阶段可起到降低截止电流的作用，但是当触头表面上的低熔点元素大部分被蒸发后，截流值将出现反弹。为了克服Cu-W材料的这些不足之处，日本、西德、英国等国家研究了 Cu—WC触头材料。由于WC的存在，在开断小电流时能延长电弧熄灭的时间，而且抗熔焊性能也好，但Cu-WC材料的分断能力和电寿命较Cu-W触头材料差。
[0004]目前，国内常用的制备金属-钨复合电触头材料的方法主要有:粉末冶金法和熔渗法。
[0005]粉末冶金法:将银粉和钨粉采用常规的混粉、压制、烧结工艺制备得到触点材料。该方法在混粉时容易产生偏析而使产品的金相组织分布不均，压制时触头内部易产生应力，易分层成型困难。
[0006]熔渗法:先压制含部分银(作为熔渗时的诱导银)或不含银的钨骨架和银坯，骨架先经高温预烧结后，再将两者叠起置于特制的熔渗烧结炉中，在银熔点以上进行液相绕结，银在熔融状态下，通过毛细作用，填充到骨架孔隙中，形成致密的互相连接的整体材料。该方法制备得到的产品金相组织均匀，孔隙少，但对钨粉的粒度要求较高，只有当钨粉的粒度大小合适才能形成理想的骨架结构利于液态银填充到骨架结构中，同时由于银对钨的润湿性能不佳，也易造成材料的致密性较差等问题。
【发明内容】
[0007]出于解决现有技术中的上述缺陷，本发明提出一种均匀混粉的方法，从而实现单质钨在金属基体中的均匀分散。
[0008]本发明是以浸溃法制备金属-钨电触头材料，具体是将金属微粉浸溃到钨的前驱体溶液中，反应一段时间后得到钨的前驱体包覆的金属微粉，再进行热处理得到金属-单质钨复合粉体用于电触头材料。
[0009]具体来讲，根据本发明的一种包括钨金属的电触头材料的制备方法包括以下步骤:
[0010](I)配制钨酸溶胶:称取钨酸钠用去离子水配制成溶液，向其中滴加盐酸，制备出钨酸溶胶；
[0011](2)浸溃金属微粉:将金属微粉加入钨酸溶胶中，混合均匀，待反应0.5至24小时后，过滤、干燥得到固体粉末；
[0012](3)热处理:将步骤(2)所得的固体粉末在还原性气氛下于600至900°C焙烧I至10小时，制备得到包括钨金属的电触头材料。
[0013]所述金属微粉是Ag或Cu。
[0014]所述金属微粉的质量百分数为10?90%。
[0015]所述的还原性气氛是氢气、含氢混合气或氨气。
[0016]根据本发明的方法的优点是简便易行，快捷有效，可通过工艺调控得到尺寸均一的纳米级钨颗粒均匀包覆的金属粉体表面，实现了金属粉体与单质钨的充分均匀混合，为触点材料的制备提供了一种成本较低，制备工艺较简单、基体相与增强添加相能均匀混合的新方法。解决了目前常用的机械混粉或普通的熔渗工艺中，制备得到的触点组织不均匀、致密性较差等问题。
[0017]在本发明中可以实现:
[0018](I)以金属钨的前驱体溶胶热处理得到的单质钨，易通过工艺参数调控来得到尺寸均一的纳米级单质钨。
[0019](2)将金属微粉浸溃在金属钨的前驱体溶液中，金属钨的前驱体溶胶会在搅拌或超声分散的条件下，均匀包覆在金属微粉的表面，后经热处理工艺，三氧化钨还原成纳米钨单质，得到了纳米钨均匀包覆的金属粉体，实现了金属粉体与金属氧化物粉体的充分均匀混合。
[0020](3)成本较低，制备工艺较简单。
[0021]本发明还涉及一种利用该制备方法所制成的包括钨金属的电触头材料。
[0022]该电触头材料包括金属微粉，通过将该金属微粉加入到配制好的钨酸溶胶中，混合均匀，待反应0.5至24小时后，过滤、干燥得到固体粉末；所述钨酸溶胶是通过称取钨酸钠用去离子水配制成溶液，向其中滴加盐酸而制备的；将所述固体粉末在还原性气氛下于600至900°C焙烧I至10小时，制备得到包括钨金属的电触头材料。
[0023]所述金属微粉是Ag或Cu。
[0024]所述金属微粉的质量百分数为10?90%。
[0025]所述的还原性气氛是氢气、含氢混合气或氨气。
[0026]根据本发明可通过工艺调控得到尺寸均一的纳米级钨颗粒均匀包覆的金属粉体表面，实现了金属粉体与单质钨的充分均匀混合，提供了一种制备成本较低，制备工艺较简单、基体相与增强添加相能均匀混合的电触头材料。解决了目前常用的机械混粉或普通的熔渗工艺中，制备得到的触点组织不均匀、致密性较差等问题。
[0027]根据本发明的电触头材料包括以下优势:
[0028](I)以金属钨的前驱体溶胶热处理得到的单质钨，易通过工艺参数调控来得到尺寸均一的纳米级单质钨。
[0029](2)将金属微粉浸溃在金属钨的前驱体溶液中，金属钨的前驱体溶胶会在搅拌或超声分散的条件下，均匀包覆在金属微粉的表面，后经热处理工艺，三氧化钨还原成纳米钨单质，得到了纳米钨均匀包覆的金属粉体，实现了金属粉体与金属氧化物粉体的充分均匀混合。
[0030](3)成本较低，制备工艺较简单。
【附图说明】
[0031]通过下面的附图本领域技术人员将对本发明有更好的理解，并且更能清楚地体现出本发明的优点。这里描述的附图仅为了所选实施例的说明目的，而不是全部可能的实施方式并且旨在不限定本发明的范围。
[0032]图1(a)，(b)示出根据本发明的浸溃法制备Ag-W的SEM(扫描式电子显微镜)/TEM(透射电镜)照片。
【具体实施方式】
[0033]以下将结合附图对根据本发明的优选实施例进行详细说明。通过附图以及相应的文字说明，本领域技术人员将会理解本发明的特点和优势。
[0034]本发明总体上是以浸溃法制备金属-钨电触头材料，具体是将金属粉体浸溃到钨的前驱体溶液中，反应一段时间后得到钨的前驱体包覆的金属粉体，再进行热处理得到金属-单质钨复合粉体用于电触头材料。
[0035]具体来讲，根据本发明的一种包括钨金属的电触头材料的制备方法包括以下步骤:
[0036](I)配制钨酸溶胶:称取钨酸钠用去离子水配制成溶液，向其中滴加盐酸，制备出钨酸溶胶；
[0037](2)浸溃金属微粉:将金属微粉加入钨酸溶胶中，通过搅拌或超声震荡等方法混合均