電觸頭材料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種環(huán)保型銀基合金復合材料的制備方法，具體涉及一種Ag/Sn02電觸頭用粉末、Ag/Sn02電觸頭材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]目前，作為公知的Ag/Sn02電觸頭材料的技術，具有非專利文獻I?4以及專利文獻I?4。
[0003]以上公開的技術在制作Ag/Sn02觸頭材料時，采用了不同的摻和物及制備方法，有的采用高純金屬霧化、氧化技術制備氧化物粉末，存在銀的含量高、成本大、工藝要求嚴格等缺點，且在高溫下容易引起氧化物顆粒偏聚，影響觸頭材料使用壽命，難以工業(yè)化應用。同時，很多商用觸頭材料含有對人體和環(huán)境有害的鎘元素，所以開發(fā)一種環(huán)保型性能更為優(yōu)異的替代材料成為當務之急。另外，以上技術沒有很好解決氧化物細小均勻分布的關鍵問題。
[0004]非專利文獻1:《新型銀氧化錫電接觸材料》(稀有金屬材料與工程[J]，2005，34(3):483 ?485)
[0005]非專利文獻2:《Ag/Sn02電接觸頭材料的制備和直流電弧侵蝕形貌特征》(稀有金屬材料與工程[J]，2005，3:3?6)
[0006]非專利文獻3:《反應合成Ag/Sn02電接觸材料的電接觸性能研究》(稀有金屬[J]，2007,4:486 ?490)
[0007]非專利文獻4:《表面修飾對Ag/Sn02觸頭材料組織性能的影響》(材料熱處理學報[J],2006, 5:118 ?121)
[0008]專利文獻1:《納米銀氧化錫電觸頭及其制備方法》，申請?zhí)?02146696.3，公開號:CN1417817，公開日:2003.05.14
[0009]專利文獻2:《摻雜金屬氧化物銀-二氧化錫電觸頭材料及其制備方法》，申請?zhí)?03100430.X，公開號:CN1425782,公開日:2003.06.25
[0010]專利文獻3:《制備亞微米銀-二氧化錫電觸頭材料的方法》，申請?zhí)?200410019869.7，公開號:CN1595568,公開日:2005.03.16
[0011]專利文獻4:日本特開昭51-2619

【發(fā)明內容】

[0012]本發(fā)明的目的是提供一種摻雜氧化物細小均勻分布的Ag/Sn02電觸頭材料的制備方法，通過化學法添加摻雜有氧化鑭的納米氧化錫，以及氧化銅等氧化物，替代對人體和環(huán)境有害的鎘元素來改善電觸頭材料性能，使氧化物細小均勻分布于銀基體，解決了上述【背景技術】中觸頭材料的氧化物易于偏聚，導致電觸頭溫升高，耐電弧磨損性較差、電觸頭壽命低等缺點。
[0013]本發(fā)明的第I技術方案是一種制備Ag/Sn02電觸頭用粉末的方法，其特征在于，具有以下步驟:步驟1，將氧化錫、氧化鑭和氧化銅按質量比1:(0.08?0.5): (0.05?0.7)混合而得到混合粉體，針對所述混合粉體用轉速800?1500轉/分的高能球磨法制備納米復合粉體；以及步驟2，將步驟I中制得的納米復合粉體和銀粉依銀粉88?95%、納米復合粉體5?12%的質量配比，以轉速100?300轉/分鐘進行球磨，均勻地進行混合，使得納米復合粉體嵌入到銀粉的顆粒中。
[0014]此外，也可以在步驟3中，對步驟2中獲得的粉末進行造粒。
[0015]另外，本發(fā)明的第2技術方案是一種制備Ag/Sn02電觸頭材料的方法，其特征在于，具有以下步驟:步驟4，將上述步驟3中造粒后的粉末進行成型、燒結；以及步驟5，對步驟4中獲得的材料進行退火。
[0016]此外，本發(fā)明涉及通過以上方法制備的Ag/Sn02電觸頭用粉末、Ag/Sn02電觸頭材料。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:
[0018]根據(jù)本發(fā)明的Ag/Sn02電觸頭用粉末、Ag/SnO2電觸頭材料及其制備方法,Ag/Sn02電觸頭材料具有氧化物顆粒細小、分布均勻、環(huán)保，成本較低、導電性好和耐磨性好的特點，具有更廣闊的應用前景。
【附圖說明】
[0019]圖1是根據(jù)本發(fā)明利用酒精為助磨劑，高能球磨I?3小時后，制得納米摻雜SnO2復合粉體，并將制得的納米復合粉體和銀粉按一定比例以轉速100?300轉/分鐘進行球磨，球磨3?9小時后制得復合銀氧化物粉體的微觀形貌；氧化物納米粉體嵌入到銀顆粒狀中，氧化物彌散分布于基體。
[0020]圖2是將圖1球磨混粉后得到的復合銀氧化物粉體放入溫度500?650°C的爐中，保溫I?3小時退火處理后，在100?190MPa壓力下等靜壓成型，將成型后的樣品放入300?550°C的爐中保溫0.5?1.5小時，然后放入700?820°C的爐中保溫5?7小時后取出，在100?ISOMPa壓力下，熱擠壓制得型材，制得型材的微觀組織形貌。
[0021]圖3是利用高能球磨法制得納米摻雜SnO2復合粉體，并將制得的納米復合粉體和銀粉按一定比例經(jīng)球磨混粉2小時后制得的復合銀氧化物粉體的微觀形貌；由于球磨時間過短，納米氧化物復合粉體沒有嵌入到銀顆粒狀中。
[0022]本發(fā)明方法一種實施過程中制得的納米氧化物粉末和銀粉混合后掃描電鏡形貌；氧化物納米粉體沒有嵌入到銀顆粒狀中。
【具體實施方式】
[0023]下面結合【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。但是，本發(fā)明并不限于以下實施方式。
[0024][制備方法綜述]
[0025]<Ag/Sn02電觸頭用粉末>
[0026]以下，對本發(fā)明制備納米摻雜Ag/Sn02電觸頭用粉末的方法進行說明。
[0027]首先，在步驟I中，將氧化錫、氧化鑭和氧化銅按質量比1:(0.08?0.5):(0.05?0.7)混合,用高能球磨法(即,轉速800?1500轉/分鐘)制備納米復合粉體。優(yōu)選氧化錫、氧化鑭和氧化銅的粒徑均為40?270微米。優(yōu)選在進行高能球磨時，球料質量比為(10?30): 1，以酒精為介質，球磨總時間為I?3小時，每隔30分鐘停頓10分鐘(該停頓的時間不計入球磨總時間中)，篩分出樣品，在室溫下晾干。對于所得到的納米復合粉體，采用比表面積測試儀和李氏瓶分別測試制得復合粉體的比表面積和密度，計算制得粉體的平均粒徑為100?500納米。優(yōu)選球磨球體采用鋼磨球。此外，例如，鋼磨球的密度為7.8g/m3，鋼磨球的體積為球磨罐體容積的0.040%?0.355%，鋼磨球和粉體體積占球磨罐體容積的30?40%。
[0028]隨后，在步驟2中，將上述制得的納米復合粉體和銀粉依質量配比:銀粉88?95%，納米復合粉體5?12%稱重，以轉速100?300轉/分鐘進行球磨，均勻地進行混合，使得納米復合粉體嵌入到銀粉的顆粒中(參見圖1)。優(yōu)選作為上述銀粉，使用將粒徑為60?80微米和40?53微米的銀粉按質量比(I?10): (O?2)的比例混合而成的銀粉。此夕卜，優(yōu)選在球磨時，球料質量比為(5?10):1，球磨3?9小時，實現(xiàn)球磨合金化，使納米復合粉體嵌入到銀粉的顆粒中。此外，優(yōu)選采用不銹鋼球體。
[0029]根據(jù)上述制備方法，具有以下有益效果:
[0030]1、通過添加氧化錫替代氧化鎘，徹底解決鎘元素對環(huán)境和人體的污染。
[0031]2、通過添加氧化銅來改善銀在電弧作用下的潤濕性，降低了材料的電阻率，可將材料的電導率提高到70%IACS以上。
[0032]3、通過添加氧化鑭作為分散劑，防止納米氧化錫顆粒高溫下團聚，提高了納米氧化物粒子與銀的潤濕性，增加了電弧作用下熔融銀的粘度，提高了耐電弧磨損性能。同時改善納米氧化錫顆粒的分散性，使氧化物彌散分布于基體，且與基體有較強的冶金結合，“彌散強化”效果明顯，因此可以使利用該粉末制造出的Ag/Sn02電觸頭材料具有較高的硬度。通過適當選擇工藝條件，Ag/Sn02電觸頭材料硬度(HV0.2)可以達到110?140。
[0033]4、通過采用不同粒度銀粉混合，有效地減少了混合物孔隙率，并利用高能球磨混粉，細化了晶粒，同時球磨過程中納米復合粉體嵌入到銀粉的顆粒中，從而改善了粉體的成型性和電性能。
[0034]此外，還可以在步驟2之