一种基于SSF和FAST技术的节银型银氧化锡电接触材料的制备方法与流程

本发明属于电工材料制造领域，特别涉及一种基于ssf和fast技术的节银型银氧化锡电接触材料及其制备方法。

背景技术：

1、银基电接触材料具有优良的导电性和导热性，由于纯银硬度低，抗电磨损性较差的缘故，通常需要在银基体中添加其它添加物来增强其材料的电性能，如触点的抗熔焊性，电寿命以及耐电弧烧损等。银氧化锡（agsno2）就是其中一种，其具有较好的抗熔焊性和耐烧损性，可应用于大电流的继电器和接触器开关中。目前制备agsno2的主要方法有合金内氧化法和雾化法，以上工艺所制作的低银含量节银型电接触材料中均存在氧化物颗粒分布不均匀，颗粒尺寸大小不一，材料致密性较低，导致丝材在加工时容易出现断裂，在铆钉触点成型时出现银层裂纹等异常，影响了材料的成材率，在触点服役时会出现粘结等现象，从而导致继电器发生失效，对电器的寿命有着较大的影响。

2、通过相关文献检索，检索到的制备银氧化锡材料的专利文献如下所示：

3、专利号为cn116083740a的中国发明专利公开了一种银氧化锡电接触材料的制备工艺，其采用合金颗粒内氧化工艺，让氧化锡颗粒在ag晶格里原位反应生成，同时使用表面活化处理使得合金颗粒表面会粗糙，因此经过合金颗粒均质化退火及活化处理，内氧化压力不用达到高压级别就能使内氧化完全，这样可以保证制备的材料硬度在可加工范围内，但仍无法解决低银含量节银型电接触材料的内部氧化物颗粒均匀性、材料致密性、加工性问题。

4、传统的工艺中在制备低银含量合金材料时由于氧化物含量的增加，使得材料出现了致密性较低，加工困难的问题，导致无法实现批量生产且在最终电器产品上表现出电寿命较差的问题，以及较长的生产时间导致的高成本，因此需要对现有电接触材料制作工艺进行改进。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种基于ssf（半固态成型）和fast（电场活化烧结）技术的节银型银氧化锡电接触材料及其制备方法。

2、本发明的第一个方面是提供了一种基于ssf和fast技术的节银型银氧化锡电接触材料的制备方法，包括如下步骤：

3、（1）制备半固态银锡合金浆料，并成型得到胚料；

4、（2）将胚料热轧成银锡合金薄片；

5、（3）上述银锡合金薄片去油清洗后氧化得到银氧化锡薄片；

6、（4）将银氧化锡薄片压锭成型，得到胚锭；

7、（5）将坯锭放入电场活化烧结设备中烧结得到银氧化锡锭子，并将银氧化锡锭子加工成丝材。

8、优选的，步骤（1）具体包括如下步骤：按照银锡合金的配比，将银板，锡锭及添加物加入熔炼炉坩埚中，进行熔炼，待形成合金溶液后降温，待熔液成为半固态后，搅拌，搅拌完成后将半固态的浆料倒入模具中，成型为板状坯料。

9、优选的，银、锡以及添加物的组份，以重量百分比计算，其中，银的重量百分比为65~80 wt%，氧化锡的的重量百分比为16.5~27.5 wt%，添加物的的重量百分比为3.5-7.5wt%；所述添加物为氧化铟、氧化铋、氧化铜、稀土中的一种或多种。

10、优选的，所述熔炼炉为ssf半固态电磁熔炼炉，熔炼加热使用中频感应电流进行加热。

11、优选的，熔炼电流为50-100 a，中频电压为0.8-1.5 kv，维持半固态合金浆料的温度为500-700℃。

12、优选的，半固态溶液搅拌使用的是ems电磁搅拌装置，其在电磁力的作用下将半固态的合金浆料将合金内部的枝晶组织打碎，并形成非枝晶组织；搅拌速率设置为50-100rad/min，搅拌时间设置为5-10 min。

13、优选的，步骤（2）具体包括如下步骤：板状坯料加热到600-700℃，放入轧辊中进行轧制，设置速度为2-5mm/s，轧至厚度为1-2mm时取出，将薄片使用冲床加工为长度为3-6mm的薄片。

14、优选的，步骤（3）具体包括如下步骤：使用去油剂和光亮剂将银锡合金薄片清洗并烘干后，放进氧化炉设备中，加热温度设置为500-700℃，氧气压力振幅设置为0.1-1.5mpa，氧化时间设置为8-30h；

15、步骤（4）具体包括如下步骤：将银氧化锡薄片进行清洗，并使用四柱液压机成型为圆柱状坯料，液压机压力设置为30-50mpa，保压时间设置为10-20s。

16、优选的，步骤（5）具体包括如下步骤：将坯锭放入电场活化烧结设备中，设置脉冲电压为3-30v，电流为200-600a，脉冲时间在50-200ms之间，烧结时间为0.5-1h；将烧结好的银氧化锡锭子进行加热，加热温度为700-800℃，加热时间3-5 h，然后使用挤压机成型为φ6mm规格的丝材。

17、本发明的第二个方面是提供如上所述的制备方法制备得到的银氧化锡电接触材料。

18、本发明的有益效果如下：

19、首先，通过对低银含量的合金原料进行加工，从而达到细化晶粒，减少了传统工艺中低银含量材料中因第二相组分比例增加所产生的铸锭的气孔，缩孔，提高了合金坯料组织的致密性，并得到了球状或近球状的非枝晶组织；

20、其次，在氧化后锭子烧结工序使用了fast电场活化烧结技术对锭子进行烧结，使得二次成型后锭子具备更好的致密性，并且活化了烧结过程，材料中各相组织之间结合更加紧密，同时烧结时间短，缩短了生产时间，成品丝材的氧化物分布更加均匀，所制备的低银含量电接触材料具备良好的延伸性，丝材加工过程无断裂发生，最终制备的铆钉状触点因具备了高致密性，球状氧化物组织，从而在交流或直流条件下具备更加优异的电寿命。

21、本发明所制得的电接触材料在一定电流条件下寿命达到13万次以上，具有较好的抗熔焊性，抗烧损能力。

技术特征：

1.一种基于ssf和fast技术的节银型银氧化锡电接触材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：银、锡以及添加物的组份，以重量百分比计算，其中，银的重量百分比为65~80 wt%，氧化锡的重量百分比为16.5~27.5 wt%，添加物的重量百分比为3.5-7.5 wt%；所述添加物为氧化铟、氧化铋、氧化铜、稀土中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述熔炼炉为ssf半固态电磁熔炼炉，熔炼加热使用中频感应电流进行加热。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：熔炼电流为50-100 a，中频电压为0.8-1.5 kv，维持半固态合金浆料的温度为500-700℃。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：半固态溶液搅拌使用的是ems电磁搅拌装置，其在电磁力的作用下将半固态的合金浆料将合金内部的枝晶组织打碎，并形成非枝晶组织；搅拌速率设置为50-100 rad/min，搅拌时间设置为5-10 min。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）具体包括如下步骤：板状坯料加热到600-700℃，放入轧辊中进行轧制，设置速度为2-5mm/s，轧至厚度为1-2mm时取出，将薄片使用冲床加工为长度为3-6mm的薄片。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）具体包括如下步骤：使用去油剂和光亮剂将银锡合金薄片清洗并烘干后，放进氧化炉设备中，加热温度设置为500-700℃，氧气压力振幅设置为0.1-1.5mpa，氧化时间设置为8-30h；

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（5）具体包括如下步骤：将坯锭放入电场活化烧结设备中，设置脉冲电压为3-30v，电流为200-600a，脉冲时间在50-200ms之间，烧结时间为0.5-1h；将烧结好的银氧化锡锭子进行加热，加热温度为700-800℃，加热时间3-5 h，然后使用挤压机成型为φ6mm规格的丝材。

10.如权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到的银氧化锡电接触材料。

技术总结
本发明涉及一种基于SSF和FAST技术的节银型银氧化锡电接触材料的制备方法，包括如下步骤：（1）制备半固态银锡合金浆料，并成型得到胚料；（2）将胚料热轧成银锡合金薄片；（3）上述银锡合金薄片去油清洗后氧化得到银氧化锡薄片；（4）将银氧化锡薄片压锭成型，得到胚锭；（5）将坯锭放入电场活化烧结设备中烧结得到银氧化锡锭子，并将银氧化锡锭子加工成丝材。本发明对低银含量的合金原料进行加工，从而细化晶粒；在氧化后锭子烧结工序使用了FAST电场活化烧结技术对锭子进行烧结，使得二次成型后锭子具备更好的致密性，材料中各相组织之间结合更加紧密，最终制备的铆钉状触点因具备了高致密性，从而在交流或直流条件下具备更加优异的电寿命。

技术研发人员：陈杨方,李杰,游义博,颜小芳,柏小平,林万焕
受保护的技术使用者：浙江福达合金材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15