一种氧化物局部梯度分布的电接触材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电接触材料及其制造方法，具体地说，涉及一种氧化物局部梯度 分布的电接触材料的制备方法以及由该方法制备的电接触材料。
【背景技术】
[0002] 银氧化镉作为一种传统的电接触材料，具有良好的灭弧性、稳定的接触电阻等优 点，被广泛应用于继电器、断路器、开关以及接触器中，但镉以及其化合物具有一定毒性，影 响人体健康并造成环境污染。欧盟RoHS法案以及REACH法规中明确限制电气设备中采用 镉等有毒金属及其化合物，因此寻找能够有效替代银氧化镉的电接触材料成为当务之急。
[0003] 银氧化锡以及银氧化锌电接触材料具有热稳定性好、耐电弧侵蚀及抗熔焊性能， 使用范围可达10-1000A，是目前在中低压电器中用于代替银氧化镉的理想材料，已经大规 模生产及应用。然而由于银氧化锡以及银氧化锌电接触材料使用中接触电阻较大，温升高， 因此如何减小接触电阻，降低温升成为研究的热点。
[0004] 研究表明，当Ag或MeO呈纤维状分布组织，有效降低材料电阻，但是如果纤维状组 织为纯Ag，在电流较大或在感性负载使用情况下，纯银很容易发生熔焊。
[0005] 内氧化法是目前国内外研制银氧化锡以及银氧化锌电接触材料的常用方法之 一。如专利CN00800609. 1公开了一种AgZnO系电触点材料的制造方法，通过对内氧化后的 AgZnO线材进行二次加工和烧结处理数次，通过后续大变形量的挤压工艺，获得组织均匀， 氧化物颗粒呈弥散分布的AgZnO电接触材料。但是，研究表明，当增强相（氧化物）颗粒较 细（纳米级）时，弥散分布会增加增强相与Ag基体的接触面积，导致电子散射作用大大增 强，使得触头材料电阻明显升高，严重影响产品的使用性能。同时，弥散分布的较细增强相 (氧化物）颗粒虽然使材料强度、硬度得到提高，对提高材料的耐机械磨损性能有一定的意 义，但通常会导致材料的延伸率大大下降，使材料塑性变差，加工难度增大。
【发明内容】
[0006] 本发明针对现有技术存在的上述问题，提供一种氧化物局部梯度分布的AgMeO电 接触材料的制造方法及由该方法制备的材料。
[0007] 本发明所采用的技术方案是：
[0008] 本发明提供一种氧化物局部梯度分布的电接触材料的制备方法，所述方法包括如 下步骤：
[0009] 步骤1 :首先通过内氧化法或预氧化法制备AgMeOXO丝材，其中Me为Sn或Zn，Me0 为Sn02SZnO,X为促进Me氧化且其氧化物X0能溶于酸的金属元素中的一种或多种；
[0010] 步骤2 :将AgMeOXO丝材进行表面处理即酸洗并烘干，在AgMeOXO丝材表层形成银 含量高、氧化物X0含量低的AgMeO;
[0011] 步骤3 :将烘干后的丝材进行压锭、烧结；
[0012] 步骤4 :将烧结后的锭子挤压拉丝，使得丝材表层的AgMeO在挤压过程随着材料一 起流动，沿着挤压方向定向拉伸而成纤维状结构组织，获得具有局部低氧化物含量、中心高 氧化物含量的纤维组织的梯度材料，即氧化物局部梯度分布的电接触材料。
[0013] 进一步的，上述的步骤1中：
[0014] 所述通过内氧化法制备AgMeOXO丝材，是指：首先恪炼制备AgMeX合金锭子，再通 过挤压和拉丝获得AgMeX丝材，然后再裁断，内氧化，获得AgMeOXO丝材；
[0015] 所述通过预氧化法制备AgMeOXO丝材，是指：首先通过恪炼和雾化制备AgMeX合金 粉体，再通过预氧化获得AgMeOXO粉体，然后再过筛、压锭、烧结、挤压、拉丝，获得AgMeOXO 丝材。
[0016] 较佳的，所述AgMeX合金锭子，其中金属原料的重量百分含量为：4%~11 %的Me 金属，1 %~5 %的X金属，余量为Ag。更佳的，X金属重量百分含量为3. 21 %~4. 08 %，进 一步的，为3. 21 %~3. 37%。更佳的，Me金属重量百分含量为4. 02%~9. 73%，进一步的， 为 4. 92%~9. 73%。
[0017] 较佳的，所述AgMeOXO丝材，其中MeO含量为5wt%~12wt%，X0含量为2wt%~ 6wt% 〇
[0018] 较佳的，所述挤压，其中：温度为300°C~750°C，挤压速度在5cm/min-20cm/min， 拉拔后丝材尺寸为(P〇.65mm~2mm。
[0019] 较佳的，所述X为Ni、Cu、In以及其它促进Me氧化且其氧化物X0可溶于酸的金属 元素中的一种或多种。
[0020] 更具体的，上述步骤1中的丝材制备可以通过以下方案实施：
[0021 ] 内氧化法：称取Ag、Me、X原料进行熔炼，将上述熔炼后的合金液进行浇注成AgMeX 合金锭，将合金锭挤压拉拔成合金丝材，并切断成丝段，将切断好的合金丝段在40(TC~ 750°C进行内氧化处理，氧压1.Oatm~1. 5atm，保温10h~40h。丝段长度可以根据实际情 况决定，比如1mm~l〇mm等，当然也可以是其他尺寸。
[0022] 预氧化法：称取Ag、Me、X原料进行熔炼，将熔炼后的合金液进行雾化，雾化温度为 900-1100°C，气流强度为0. 5-1. 2MPa，形成AgMeX雾化粉体，将AgMeX雾化粉体进行预氧化， 氧化温度为350°C~700°C，将氧化后粉体进行过筛，并冷等静压，压强为80MPa~150MPa， 将AgMeOXO锭子进行烧结、挤压、退火和拉丝，将上述拉丝后的丝材切断成丝段。雾化的时 间、丝段长度可以根据实际情况决定，比如雾化的时间可以为12-25min;丝段长度可以为 1mm~5mm等。
[0023] 进一步的，上述的步骤2中，所述酸洗，是指：将丝段置于酸溶液中进行浸泡并超 声酸洗处理，酸液浓度为2wt%~30wt%，处理时间为0.lh~3.Oh;其中酸可以为H2S04S HCl〇
[0024] 进一步的，上述的步骤3中：所述压锭，是指：采用冷压成型工艺，冷压成型压强为 10-30MPa；
[0025] 所述烧结温度为500°C~900°C，烧结时间为2h~15h。
[0026] 进一步的，上述的步骤4中，所述挤压，采用热挤压工艺，其中：坯体加热温度在 500°C~900°C，挤压速度 5cm/min~20cm/min。
[0027] 本发明还提供一种上述方法制备氧化物局部梯度分布的电接触材料。
[0028] 本发明首先通过内氧化法或预氧化法制备AgMeOXO(银金属氧化物）丝材，再经 过表面处理即酸洗，在丝材表层形成银含量较高、氧化物X0含量低的AgMeO,在后续的挤压 中，使得丝材表层的AgMeO在挤压过程随着材料一起流动，沿着挤压方向定向拉伸而成纤 维状结构组织，获得一种具有局部低氧化物含量，中心高氧化物含量的纤维组织的梯度材 料。该方法可以有效降低材料的电阻率，减小温升，同时纤维状组织内部少量MeO,有效提高 了材料的抗熔焊性，且生产工艺及过程控制简单，效率高，周期短，产品性能稳定。
[0029] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0030] 1.本发明通过无镉氧化物MeO替代氧化镉CdO制备银基氧化物电接触材料，降低 了镉元素对环境的污染以及对人体健康的危害。
[0031] 2.本发明采用内氧化法或预氧化法制备AgMeOXO电接触材料，工艺简单且成本较 低，有利于工业化推广应用。
[0032] 3.本发明通过对AgMeOXO丝材进行表面处理，从而实现氧化物X0在材料中的梯度 分布，在AgMeOXO材料表面及内部形成了富Ag通道，由于Ag的导电性能远高于氧化物的导 电性，从而提高了AgMeO电接触材料的导电性而减小了接触电阻，降低材料的温升，进一步 提高材料的抗熔焊、耐电弧烧损的性能。
【具体实施方式】
[0033] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明 的保护范围。
[0034] 实施例1
[0035] 步骤1 :将Ag锭，Sn锭，In锭进行熔炼，其中Ag含量为88. 56%，Sn含量为9. 73%， In含量为1. 70%。
[0036] 步骤2 :将上述恪炼后的AgSnln合金液倒入模内进行饶注，形成AgSnln合金锭；
[0037] 步骤3 :将合金锭在700°C时挤压成φ6·0_的合金线材，再将合金线材经多次拉 拔后成φ2_的合金丝材；
[0038] 步骤4 :将上述拉拔后的丝材在切断机上切断成长度为1~2mm的丝段，装入料 盘；
[0039] 步骤5 :将切断好的AgSnln合金丝段进行阶段升温内氧化处理，氧分压为1.Oatm， 氧化温度为600°C，保温30h;
[0040] 步骤6 :将内氧化处理后的AgSn02(12)-In203(2)合金丝段清洗后，进行表面处理 并烘干，表面处理工艺采取将合金丝段置于酸液中，使丝段表面氧化物X0溶于酸液中，其 中酸液为20wt%的H2S04溶液，处理时间为0. 8h，处理完成后将合金丝段再次使用去离子水 多次清洗，并在120 °C烘干；
[0041] 步骤7 :将烘干后的合金丝段进行冷压成型，冷压压强在25Mpa，形成合金锭；
[0042] 步骤8 :将合金锭在850°C进行烧结，烧结时间为20h;
[0043] 步骤9 :将烧结后的合金锭在820°C下再次经挤压拉丝后制备成(p2mm的丝材。
[0044] 步骤10 :清洗。
[0045] 本实施例最终获得导电性能较好的六8511〇2(12)-111 203 (2)，其中，电导率提高10%， 延伸率提尚8%，抗恪焊、耐电弧烧损的性能好，并且具有优良的加工性能，成材率尚。
[0046] 实施例2
[0047] 步骤1 :将Ag锭，Sn锭，Cu锭进行熔炼，其中Ag含量为91.90%，Sn含量为4. 02%， Cu含量为4. 08% ;
[0048] 步骤2 :将上述熔炼后的合金液倒入模内进行浇注，形