一种银氧化镉材料及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种银氧化镉材料及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 电触头是断路器、开关柜、隔离开关、接地开关的重要部件，其性能直接影响这些 电器的质量及使用寿命。目前电触头主要采用银基材料，银基材料不仅导电导热性好，而且 还有一定抗电腐蚀性能。但由于纯银硬度低、抗磨损性能差、价格昂贵；因此生产中一般在 银基上添加金属氧化物作为第二相。银氧化镉因为抗熔焊性好、耐电弧烧损且耐磨损佳，所 以具有良好的使用性能，可应用的电压从几伏到上千伏。因此，银氧化镉是工业上最普遍采 用的电触头材料之一。
[0003] 由于银和氧化镉不能互溶，因此工业上采用粉末冶金法或内氧化法制成具有氧化 镉组织微细化和均匀分布的银氧化镉合金。粉末冶金法生产出的银氧化镉虽然具有良好的 抗熔焊性，但其电寿命短；而传统的内部氧化法虽然可以提高银氧化镉的电寿命，但其抗熔 焊性较差。
[0004] 中国专利ZL95111070. 5,公开了 一种以银-氧化镉为基础的电接触材料及其生产 工艺。该专利公布的银氧化镉电接触材料含有Ag80% -88%，Cd012-20%，NiO. 1-0. 2%。 其银氧化镉的生产工艺为熔炼、加工成碎肩、高温高压氧化、成型、挤压和拉拔。这种银氧化 镉电接触材料由于提高了氧化镉的含量，因此节省了银的用量。但由于其生产工艺需要将 熔炼后的原料加工成碎肩，因此工艺相对比较复杂，生产成本较高。同时，加工成碎肩后马 上进行氧化形成银氧化镉，因此这种银氧化镉不能适应较恶劣的工作环境且电寿命往往达 不到使用要求。
[0005] CN101777438A公开了 一种银氧化镉材料及其制造方法，采用银85-97%、镉 2-15%、镍0. 01-0. 5%、锡0. 01-1 %及稀土混合物0. 01-0. 5 %作为原料，包括配料、熔炼、 挤压、拉丝、预氧化、切丝压锭和成型加工的步骤，提高了银氧化镉材料的抗氧化性、耐电弧 烧损力、耐磨损力，并延长使用寿命，但是，得到的银氧化镉材料的电阻率较大，且抗拉强度 不够高，影响了其在实际中的应用。
[0006] 因此，有必要开发一种既具有较好的抗氧化性、耐电弧烧损力、耐磨损力，和长的 使用寿命，又具有低电阻率和高抗拉强度的银氧化镉材料。
【发明内容】
[0007] 针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种银氧化镉材料及其 制造方法。所述方法的生产工艺流程短，设备投资少，生产成本低，所得银氧化镉材料不仅 具有较好的抗氧化性、耐电弧烧损力、耐磨损力，和长的使用寿命，而且具有低电阻率和高 抗拉强度的银氧化镉材料，可应用到各种领域，具有非常广阔的应用前景。
[0008] 为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
[0009] 第一方面，本发明提供一种银氧化镉材料的制备方法，包括以下步骤：
[0010] 首先按重量百分比称取一定量的银、镉、钼和纳米Ti〇2，然后置于中频感应炉中进 行熔炼铸锭，接着利用挤压机将铸锭挤压成粗线材，然后用拉丝模拉丝成细线材，之后用内 氧化炉对细线材进行第一步预氧化和第二步预氧化，接着将细线材切丝压锭，最后成型加 工。
[0011] 本发明通过在银氧化镉的制备过程中加入钼和纳米Ti02，调节二者的比例，并采 用两段预氧化的方式进行氧化，改善了银氧化镉的抗氧化性、耐电弧烧损力、耐磨损力、抗 拉强度和使用寿命，并降低了其电阻率。
[0012] 优选地，一种银氧化镉材料的制备方法，包括以下步骤：
[0013] A)配料，按重量百分比计，为银80-89 %、镉5-15 %、钼3-8 %和纳米 Ti020 . 01-0 . 5% ；
[0014] B)熔炼，将配好的原料置于中频感应炉中熔炼0. 5-2小时，然后浇铸成锭；
[0015] C)挤压，用中频感应炉将铸锭预热2-6小时，预热温度为600-900°C;然后用930T 挤压机将铸锭挤压成直径为(p4mm-(f)8mm的粗线材，压力为i〇-3〇MPa;
[0016] D)拉丝，用拉丝模将挤压形成的粗线材拉拔成直径为φ丨.0-φ4.〇Γηιη细线材；
[0017] E)预氧化：
[0018] 第一步预氧化：用内氧化炉对拉丝形成的细线材预氧化8-20小时，预氧化的温度 为 600-700°C，氧气压为l_6kg/cm2;
[0019] 第二步预氧化：用内氧化炉对拉丝形成的细线材预氧化3-5小时，预氧化的温度 为 200-500Γ;
[0020] F)切丝压锭，将预氧化后的细线材切成小段，并用挤压机压成锭子；
[0021] G)成型加工，利用拉丝模，将锭子加工成所需线径丝材。
[0022] 通过加入钼和纳米Ti02，调节二者的比例，可以显著改善银氧化镉材料的耐电弧 烧损力、耐磨损力，提高抗拉强度、降低材料电阻率，这是由于金属钼与镉形成固溶体，并与 银均匀分布所产生的效果，无机物纳米Ti〇2的加入以及经过两步预氧化作用使得银氧化镉 材料的电阻率降低，电阻率可降低到0. 5μΩ.cm以下。
[0023] 通过加入钼和纳米1102并进行两步预氧化操作，可显著改善银氧化镉材料的抗氧 化性、耐磨损力和使用寿命。
[0024] 本发明所述配料中，银所占的重量百分比为80-89 %，例如可为80 %、82 %、84%、 86%、87%或 89%等。
[0025] 本发明所述配料中，镉所占的重量百分比为5-15%，例如可为5%、6%、8%、 10%、12%、13% 或 15% 等。
[0026] 本发明所述配料中，钼所占的重量百分比为3-8 %，例如可为3 %、4 %、5 %、6 %、 7%或8%等。
[0027]本发明所述配料中，纳米Ti02所占的重量百分比为0. 01-0. 5 %，例如可为 0· 01%、0· 05%、0· 1%、0· 2%、0· 3%、0· 4%或 0· 5%等。
[0028] 所述纳米Ti02的粒径为 30_80nm，例如可为 30nm、35nm、40nm、50nm、60nm、70nm或 80nm等。
[0029] 本发明所述配料中钼和纳米1102的摩尔比为1:(30-100)，例如可为1 :30、1:40、 1:50、1:60、1 :70、1:80、1:90或1:100等，优选为 1:(40-65)，进一步优选为1:50。
[0030] 优选地，所述配料，按重量百分比计，为银80-84%、镉10-15%、钼5-8 %和纳米 Ti020 . 03-0 . 5%。
[0031] 优选地，所述配料，按重量百分比计，为银82%、镉11 %、钼6. 7 %和纳米 Ti020. 3%。
[0032] 本发明步骤E)所述第一步预氧化中的氧化时间为8-20小时，例如可为8小时、9 小时、10小时、12小时、14小时、18小时或20小时等。
[0033] 本发明步骤E)所述第一步预氧化中的预氧化的温度为600-700°C，例如可为 600°(：、630°(：、650°(：、680°(：或 700°(：等，升温速率优选为10°(：/1^11。
[0034] 本发明步骤E)所述第一步预氧化中的氧气压为l-6kg/cm2,例如可为lkg/cm2、 2kg/cm2、3kg/cm2、4kg/cm2、5kg/cm2或 6kg/cm2等。
[0035] 本发明步骤E)所述第二步预氧化中的氧化时间为3-5小时，例如可为3小时、4小 时或5小时等。
[0036] 本发明步骤E)所述第二步预氧化中的预氧化的温度为200-500°C，例如可为 200°(：、300°(：、350°(：、400°(：或 500°(：等，升温速率优选为5°(：/1^11。
[0037] 本发明步骤E)所述第一步预氧化中的氧气压为20-50kg/cm2,例如可为20kg/cm2、 22kg/cm2、25kg/cm2、30kg/cm2、35kg/cm2、38kg/cm2、40kg/cm2、45kg/cm2或 50kg/cm2等。
[0038] 作为本发明所述银氧化镉材料的制备方法的优选的技术方案，包括以下步骤：
[0039] A)配料，按重量百分比计，为银82%、镉11 %、钼6. 7%和纳米Ti020. 3% ;
[0040]B)熔炼，将配好的原料置于中频感应炉中熔炼1. 5小时，然后浇铸成锭；
[0041] C)挤压，用中频感应炉将铸锭预热4小时，预热温度为750°C;然后用930T挤压机 将铸锭挤压成直径为Φ6_的粗线材，压力为30MPa;
[0042]D)拉丝，用拉丝模将挤压形成的粗线材拉拔成直径为Φ2. 0mm细线材；
[0043] E)第一步预氧化：用内氧化炉对拉丝形成的细线材预氧化12小时，预氧化的温度 为620°C，氧气压为3kg/cm2;
[0044] 第二步预氧化：用内氧化炉对拉丝形成的细线材预氧化4小时，预氧化的温度为 350。。；
[0045]F)切丝压锭，将预氧化后的细线材切成小段，并用挤压机压成锭子；
[0046]G)成型加工，利用拉丝模，将锭子加工成所需线径丝材。
[0047] 第二方面，本发明提供一种采用第一方面所述银氧化镉材料的制备方法制备得到 的银氧化镉材料。
[0048] 本发明的有益效果是：
[0049] 1、通过加入钼和纳米Ti02，调节二者的比例，可以显著改善银氧化镉材料的耐电 弧烧损力、耐磨损力，提高抗拉强度