专利名称：银基电接触复合材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及银基电接触复合材料。
在已有的电接触材料中，应用最广的是银基电接触材料。这是由银具有高导电性、高导热性、良好的机械加工性，在大气条件下不氧化，能保持低而稳定的接触电阻等性质所决定的。但纯银电接触材料硬度低、易熔焊、在直流工作条件下，材料转移倾向严重。目前银基电接触材料主要有AgCu、AgCd、AgC、AgW、AgFe、AgNi等系列产品，而AgCd、AgCdO材料由于对人体和环境的污染已逐渐被其它材料所取代，如AgNi、AgSnO2。目前，已研究出的低压电器用电接触材料有数百种，形成产业化和实际应用的电接触材料有几十种。它们基本上可以归纳为三种系列①银-金属氧化物(Ag-CdO、Ag-SnO2、Ag-ZnO等)；②银基假合金(Ag-Ni、Ag-W、Ag-C等)；③银基合金(Ag-Cu、Ag-RE等)。在上述电接触材料中，银-金属氧化物是最理想的材料，Ag-CdO材料长期被用于中低压电器中作为电接触材料。随着人们对金属镉以及氧化镉对人体及环境污染认识的逐步加深，这种传统的电接触材料正在逐步被淘汰。从目前的研究和生产实践来看，Ag-SnO2材料具备比同成分Ag-CdO材料更加优良的综合电性能，同时也较同成分Ag-CdO材料难于批量生产。当SnO2含量大于12％时基本上无法进行冷变形加工。Ag-ZnO材料具备有与同成分Ag-CdO材料相当的综合电性能，也较容易工业化生产。因此这两种材料被认为是最有希望替代Ag-CdO的材料。
银氧化锡是目前替代银氧化镉的主导材料。银氧化锡除了具有一般银金属氧化物的特性外，还具有以下特性接触电阻和抗熔焊性较高；低的材料转移特性；电寿命比银氧化镉高。常见的银氧化锡材料制备工艺有传统粉末冶金法、内氧化法和共沉淀法。各种方法都存在一个共同的缺点，即在材料后期的冷变形加工过程中，银氧化锡材料表现出强度、硬度高，加工硬化速率高，延伸率降低速率快等特性，给大批量生产带来较大困难。这就使这种优良材料难于满足现代工业生产中大批量、高质量、低成本的要求。目前在发达国家银氧化锡材料已得到广泛的应用。国内还需要大量进口。
本发明的目的是提供一种电接触用银基复合材料，该复合材料具有无污染的特点。
为实现本发明目的，本发明电接触用银基复合材料含有(重量％)含量为2～5的Fe、Ni元素中的任一种，含有含量为5～15的LaMe1xMe21-xOy，含有平衡量的Ag，前述复合氧化物LaMe1xMe21-xOy中的Me1、Me2可以是Fe、Ni、Mn元素的任一种，LaMe1xMe21-xOy中的X、Y代表复合分子式中元素的原子数，X＝0.35～1，Y＝2～3。
本发明通过对银-金属氧化物Ag-MeO电接触材料进行结构改性处理，达到增强金属氧化物与银基体的界面结合浸润性，同时添加过渡族金属元素，可以提高Ag-MeO电接触材料的电性能。实施方案中，复合分子式氧原子的缺位是La2O3与各种价态的MeO经粉末均匀混合后的固相合成反应条件变化的结果，亦即固相合成反应条件变化造成了氧原子在原子数2～3范围内变化，氧原子缺位的变化引起复合陶瓷结构与性质发生变化，有利于银-金属氧化物电接触材料性能的改善。在电接触复合材料中银承担导电功能，复合氧化物LaMe1xMe21-xOy与Fe或Ni元素主要起到改善复合材料动态电接触性能的作用。本发明的电接触用银基复合材料采用如下方法制备①按照复合氧化物中过渡金属原子数的配比范围，将La2O3粉末与各种价态的Fe、Ni、Mn氧化物粉末均匀混合后，于10-20Mpa压力下压结，1100-1500℃下烧结进行固相合成反应，制备出LaMe1xMe21-xOy复合氧化物；②根据使用环境条件的不同，将Ag粉末、LaMe1xMe21-xOy复合氧化物粉末和Fe或Ni金属粉末按一定比例混合均匀，之后通过粉末冶金方法制备出各种形式的触点原料，如丝材、片材或板材等。
本发明的电接触材料，在中等负荷电接触条件下，其综合性能优异，接触电阻低而且稳定。从表1所示性能分析结果来看，本发明的电接触材料可在很大范围内替代现行Ag-CdO或Ag-SnO2使用。表中PM代表粉末冶金方法。本发明的电接触材料生产工艺流程简单，工艺参数容易控制，批量生产产品质量容易保证。以下实施例中δ代表氧原子缺位数，范围δ介于0～1之间。
实施例1.按重量比Ag 90％，LaFe0.5Ni0.5O35％，Ni 5％，将三种物料粉末经机械混合、模压、高温烧结后，采用热挤压、热锻造、轧制或拉拔成板材或丝材触点原料，其密度可达9.9g/cm3，电阻率小于2.2×10-6Ω·cm。制成的Ag-LaFe0.5Ni0.5O3-Ni/Cu复合触点，在交流220v、15A，闭合力100g，分断力75g，接触频率110次/分钟条件下，未发现熔焊现象，寿命大于12万次。在直流24v、15A，闭合力100g，分断力75g，接触频率110次/分钟条件下，未发现熔焊现象，寿命大于12万次。
实施例2.按重量比Ag 85％，LaMnO3-δ10％，Fe 5％，将三种物料粉末经机械混合、模压、高温烧结后，采用热挤压、热锻造、轧制或拉拔成板材或丝材触点原料，其密度可达9.8g/cm3，电阻率小于2.2×10-6Ω·cm。制成的Ag-LaMnO3-δ-Fe/Cu复合触点，在交流220v、15A，闭合力100g，分断力75g，接触频率110次/分钟条件下，未发现熔焊现象，寿命大于13万次。在直流24v、15A，闭合力100g，分断力75g，接触频率110次/分钟条件下，未发现熔焊现象，寿命大于12万次。
实施例3.按重量比Ag 85％，LaMn0.35Ni0.65O3-δ12％，Fe 3％，将三种物料粉末经机械混合、模压、高温烧结后，采用热挤压、热锻造、轧制或拉拔成板材或丝材触点原料，其密度可达9.78g/cm3，电阻率小于2.2×10-6Ω·cm。制成的Ag-LaMn0.35Ni0.65O3-δ-Fe/Cu复合触点，在交流220v、15A，闭合力100g，分断力75g，接触频率110次/分钟条件下，未发现熔焊现象，寿命大于13万次。在直流24v、15A，闭合力100g，分断力75g，接触频率110次/分钟条件下，未发现熔焊现象，寿命大于9.8万次。
实施例4.按重量比Ag 85％，LaNiO3-δ12％，Fe 3％，将三种物料粉末经机械混合、模压、高温烧结后，采用热挤压、热锻造、轧制或拉拔成板材或丝材触点原料，其密度可达9.8g/cm3，电阻率小于2.2×10-6Ω·cm。制成的Ag-LaNiO3-δ-Fe/Cu复合触点，在交流220v、15A，闭合力100g，分断力75g，接触频率110次/分钟条件下，未发现熔焊现象，寿命大于11万次。在直流24v、15A，闭合力100g，分断力75g，接触频率110次/分钟条件下，未发现熔焊现象，寿命大于10万次。
实施例5.按重量比Ag 88％，LaFeO3-δ10％，Ni 2％，将三种物料粉末经机械混合、模压、高温烧结后，采用热挤压、热锻造、轧制或拉拔成板材或丝材触点原料，其密度可达9.8g/cm3，电阻率小于2.62×10-6Ω·cm。制成的Ag-LaFeO3-δ-Ni/Cu复合触点，在交流220v、15A，闭合力100g，分断力75g，接触频率110次/分钟条件下，未发现熔焊现象，寿命大于11万次。在直流24v、15A，闭合力100g，分断力75g，接触频率110次/分钟条件下，未发现熔焊现象，寿命大于9.5万次。
实施例6.按重量比Ag 80％，LaFe0.5Ni0.5O315％，Ni 5％，将三种物料粉末经机械混合、模压、高温烧结后，采用热挤压、热锻造、轧制或拉拔成板材或丝材触点原料，其密度可达9.7g/cm3，电阻率小于2.2×10-6Ω·cm。制成的Ag-LaFe0.5Ni0.5O3-Ni/Cu复合触点，在交流220v、15A，闭合力100g，分断力75g，接触频率110次/分钟条件下，未发现熔焊现象，寿命大于12万次。在直流24v、15A，闭合力100g，分断力75g，接触频率110次/分钟条件下，未发现熔焊现象，寿命大于12万次。表1发明电接触材料与现有电接触材料相同实验条件下性能对比
权利要求
1.一种电接触用银基复合材料，其特征在于其成分(重量％)为选自含量为2～5的Fe、Ni元素中之任一种，含量为5～15的LaMe1xMe21-xOy，余量为Ag，所述LaMe1xMe21-xOy中的Me1、Me2为Fe、Ni、Mn元素之任一种，所述LaMe1xMe21-xOy中X、Y代表复合分子式中元素的原子数，X＝0.35～1，Y＝2～3。
全文摘要
发明涉及一种电接触用银基复合材料，材料成分包括Fe、Ni元素中的一种，La、Fe、Ni、Mn两元素或三元素的复合氧化物，和平衡量的Ag。该材料综合性能优异，接触电阻低而且稳定，可用做中等负荷电接触材料，对应用环境无污染。
文档编号H01H1/02GK1425781SQ01143240
公开日2003年6月25日 申请日期2001年12月14日 优先权日2001年12月14日
发明者管伟明, 卢峰, 张昆华, 秦国义, 郑福前 申请人:贵研铂业股份有限公司