專利名稱：化學(xué)共沉淀制備納米稀土共混AgSnO的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于銀基電接觸材料，特別涉及電觸頭材料的成分和制備工藝。
背景技術(shù)：
目前，公知的銀基電觸頭材料1.采用高能球磨制備納米SnO2銀基電接觸合金(專利申請(qǐng)?zhí)?0135475.2)；2.納米SnO2/Fe2O3共混摻雜銀基電接觸合金及其制備方法(專利申請(qǐng)?zhí)?003101222631)；3.溶膠-凝膠法制備納米SnO2、ZnO、TiO2及稀土成分制備納米銀基電接觸合金(專利申請(qǐng)?zhí)?2146696.3)；4.采用摻雜金屬氧化物(含SnO2，ZrO，ZnO、TiO，MnO，WO等)的銀基電接觸合金(專利申請(qǐng)?zhí)?3100430.X)，以及在加工中進(jìn)行硼或碳、氮、硼三元共滲的銀基電觸頭材料的常規(guī)技術(shù)。以上技術(shù)在電觸頭材料的電性能，觸點(diǎn)燒損速率及使用壽命方面有一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種稀土納米非晶或納米晶混雜AgSnO2電接觸合金及其制備工藝，它通過稀土元素的添加改善納米顆粒的結(jié)構(gòu)、分散性和尺寸穩(wěn)定性，得到納米非晶或納米晶的SnO2，使電觸頭合金的成型性、電性能得到改善，同時(shí)解決了納米相易于團(tuán)聚而分散電弧不足的弊端，從而顯著降低觸點(diǎn)燒蝕速率，提高銀基電觸頭的使用壽命。
本發(fā)明的解決方案是化學(xué)共沉淀制備納米稀土共混AgSnO2電接觸合金及其工藝，其特征是它包括銀、氧化錫、氧化鎂、攙雜稀土元素組成，各組分重量含量是銀70～95％、氧化錫2.5～20％、氧化鎂0.025～1％、鑭或鈰0.025～9％。
它通過高能球磨混粉，將銀粉與氧化錫、氧化鎂、稀土鑭或鈰的納米非晶或納米晶混雜氧化物混粉，制備成含納米非晶或納米晶氧化物的Ag和SnO2、MgO、La或Ce的復(fù)合粉。
它通過化學(xué)共沉淀制備混合粉，將銀、氧化錫、氧化鎂、稀土鑭或鈰共沉淀，制備成含納米非晶或納米晶混雜氧化物的Ag和SnO2、MgO、La或Ce的復(fù)合粉。
所述的復(fù)合粉用熱壓燒結(jié)或無(wú)壓燒結(jié)工藝成型，再?gòu)?fù)壓退火，才能得到含納米非晶或納米晶氧化物的銀基電接觸合金材料。
所述的化學(xué)共沉淀方法制備以Sn(OH)4為核心的氫氧化物及其水解產(chǎn)物，是利用SnCl4與MgCl2和LaCl3或CeCl3的水溶液滴加6～12mol/L氨水、使pH＝5～8，得到Sn(OH)4為核心的氫氧化物及其水解產(chǎn)物，300-850℃，1-3h培燒制備含50-99％SnO2、0.5～5％MgO、0.5-45％La(或0.5～45％Ce)的納米非晶或納米晶共混氧化物；納米粒度在1-100nm，稀土元素La或Ce均勻分布或固溶于SnO2納米非晶或納米晶粒中。
所述的銀粉與氧化錫、氧化鎂、稀土鑭(或鈰)的納米非晶或納米晶混雜氧化物重量比80～95∶5～20，通過高能球磨混粉，球料比10～100∶1，相應(yīng)的球磨時(shí)間為15分鐘～3小時(shí)，混粉過程中，球料比越大，球磨時(shí)間越短，也可以在空氣或氮?dú)猸h(huán)境進(jìn)行高能球磨混粉。
所述的化學(xué)共沉淀制備摻雜稀土鑭(La)或鈰(Ce)的氧化錫(SnO2)、氧化鎂(MgO)納米非晶或納米晶混雜氧化物，使用SnCl4水溶液滴加6～12mol/L氨水、使pH＝5～8，得到Sn(OH)4，干燥、300-650℃，1-3h培燒制備SnO2；再與Mg(NO3)2、La(NO3)3或Ce(NO3)3和AgNO3混合成懸浮液，滴加1mol/L Na2CO3水溶液，得到SnO2為核心的水解產(chǎn)物，在300～850℃條件下，1～3h培燒，含70～95％Ag、4.8～20％SnO2、0.1～1％MgO、0.1～9％La(或0.1～9％Ce)的納米非晶或納米晶共混合金粉，納米非晶或納米晶共混合金粉的納米粒度1～100nm，氧化物、稀土元素均勻分布或相互固溶于Ag中的合金粉末。
納米非晶或納米晶復(fù)合粉末(可經(jīng)過預(yù)先退火)經(jīng)50～600MPa冷壓成胚、在500～850℃、50～400MPa下熱壓燒結(jié)；或經(jīng)50～600MPa冷壓成胚、在500～850℃、4～12h燒結(jié)，經(jīng)熱擠壓、熱拉拔、軋制或復(fù)壓等常規(guī)工藝成型。
本發(fā)明的特點(diǎn)是1、化學(xué)共沉淀制備SnO2、MgO摻雜稀土La或Ce的納米非晶或納米晶混雜氧化物，高能球磨混粉制備含納米非晶或納米晶氧化物的Ag、SnO2、MgO，La、Ce的復(fù)合粉。2、用SnCl4以水為載體化學(xué)共沉淀、培燒等方法先制備SnO2，再與AgNO3、Mg(NO3)2和La(NO3)3或Ce(NO3)3水溶液混合，在混合懸浮液中滴加1mol/L的Na2CO3水溶液制備Ag、SnO2、MgO，La或Ce的納米非晶或納米晶共混合金粉。3、用熱壓燒結(jié)或常規(guī)燒結(jié)工藝成型，得到含納米非晶或納米晶氧化物的銀基電接觸合金，在納米非晶或納米晶氧化物的作用下，材料的電導(dǎo)率、接觸電阻顯著改善，并能夠提高觸點(diǎn)的抗熔焊能力和抗電弧侵蝕能力。
所述的化學(xué)共沉淀是①利用SnCl4與MgCl2和LaCl3(或CeCl3)混合水溶液滴加6～12mol/L氨水、使pH＝5～8，得到Sn(OH)4為核心的氫氧化物及其水解產(chǎn)物，300-650℃，1-3h培燒制備含50-99％SnO2、0.5～15％MgO、0.5-35％La(或0.5～35％Ce)的納米非晶或納米晶共混氧化物(納米粒度在1-100nm)，稀土元素La(或Ce)均勻分布或固溶于SnO2納米非晶或納米晶粒中。然后將重量比分別為80～95％的Ag粉和5～20％的SnO2、MgO/La(或Ce)混合粉在空氣或氮?dú)猸h(huán)境中高能球磨混粉。高能球磨工藝為球料比10～100∶1，相應(yīng)的球磨時(shí)間為15分鐘～3小時(shí)(球料比越大，球磨時(shí)間越短)。得到氧化物、稀土元素均勻分布或相互固溶與Ag晶粒中的合金粉末。
②利用SnCl4水溶液滴加6～12mol/L氨水、使pH＝5～8，得到Sn(OH)4，干燥、300-650℃，1-3h培燒制備SnO2；再與Mg(NO3)2、La(NO3)3或Ce(NO3)3和AgNO3混合成懸浮液，滴加1mol/L的Na2CO3水溶液，得到SnO2為核心的水解產(chǎn)物，在300～850℃條件下，1～3h培燒，得到含70～95％Ag、4.8～20％SnO2、0.1～1％MgO、0.1～9％La(或0.1～9％Ce)的納米非晶或納米晶共混合金粉(納米非晶或納米晶共混合金粉的納米粒度1～100nm)，即金屬銀、氧化物和稀土元素均勻分布并相互固溶的合金粉末。
所述的完全共沉淀復(fù)合粉或化學(xué)共沉淀與高能球磨混合復(fù)合粉經(jīng)50～600MPa冷壓成胚、在500～750℃、50～400MPa下熱壓燒結(jié)成型。或經(jīng)50～600MPa冷壓成胚、在500～750℃4～12h燒結(jié)成坯，經(jīng)熱擠壓、熱拉拔、軋制或復(fù)壓等常規(guī)工藝成型。通過以上工藝制備出的AgSnO2/MgO/La或AgSnO2/MgO/Ce系列觸點(diǎn)合金。
與同類技術(shù)的區(qū)別在于電觸頭材料成分上是納米非晶或納米晶結(jié)構(gòu)SnO2和稀土元素的共混摻雜，在納米SnO2與Ag的復(fù)合上采用以水為載體的化學(xué)共沉淀或采用化學(xué)共沉淀先制備混雜SnO2再用高能球磨與Ag混合。由于La、Ce的分散性和與Ag的共沉淀，使納米非晶或納米晶SnO2/MgO/La(或Ce)粒子與Ag彌散分布，所以觸點(diǎn)的分散電弧能力顯著提高，而且，納米非晶或納米晶SnO2/MgO/La(或Ce)粒子具有更大的強(qiáng)化作用，可以提高觸點(diǎn)的抗熔焊能力和抗電弧侵蝕能力，使AgSnO2/MgO/La(或Ce)系列觸點(diǎn)的性能發(fā)生質(zhì)的飛躍。


下面結(jié)合實(shí)施例附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明.
圖1是商用AgSnO2In2O3觸頭侵蝕50×整體形貌圖.
圖2是商用AgSnO2In2O3觸頭侵蝕形貌1000×電弧燒損區(qū)放大圖.
圖3是納米復(fù)合AgSnO2/MgO/La觸頭的電弧侵蝕25×整體形貌圖.
圖4是納米復(fù)合AgSnO2/MgO/La觸頭的1000×電弧侵蝕中心放大圖.
圖5是納米復(fù)合AgSnO2/Fe2O3觸頭的電弧侵蝕25×整體形貌圖.
圖6是納米復(fù)合AgSnO2/Fe2O3觸頭的1000×電弧侵蝕中心放大圖.
具體實(shí)施方法實(shí)施例1，共沉淀制備SnO2/MgO/La的前驅(qū)體，在400℃，1h培燒制備重量比為10∶1∶2的納米非晶的SnO2/MgO/La化學(xué)共沉淀混雜氧化物粉。將重量比分別為88％的銀粉(Ag)，12％的SnO2/MgO/La混雜粉在空氣環(huán)境中高能球磨。采用振動(dòng)式球磨機(jī)，球料比20∶1，球磨時(shí)間1小時(shí)，振動(dòng)頻率200s-1。球磨后的粉末經(jīng)200MPa冷壓成胚，在550℃、200MPa下熱壓燒結(jié)，然后經(jīng)復(fù)壓退火成型。制備出的AgSnO2/MgO/La觸點(diǎn)合金為納米非晶SnO2/MgO/La粒子均勻分布在Ag基體中。
實(shí)施例2，共沉淀制備SnO2/MgO/La的前驅(qū)體，在550℃，1h培燒制備重量比為7∶2∶5的納米晶粒度在1～20nm的SnO2/MgO/La化學(xué)共沉淀混雜氧化物粉。將重量比分別為88％的Ag粉和12％的SnO2/MgO/La混雜粉在氮?dú)猸h(huán)境中高能球磨。采用攪拌式高能球磨機(jī)，球料比為40∶1，轉(zhuǎn)速300轉(zhuǎn)/分。球磨時(shí)間為0.5小時(shí)。球磨后的粉末在經(jīng)400MPa冷壓成胚、在750℃下燒結(jié)，然后經(jīng)復(fù)壓退火成型。制備出納米SnO2/MgO/La粒子均勻分布在Ag基體中的AgSnO2/MgO/La觸點(diǎn)合金。
實(shí)施例3，共沉淀制備Ag、SnO2、MgO/Ce的前驅(qū)體，450℃1h培燒，制得重量比為88％Ag、10％SnO2、0.1％MgO、1.9％Ce的氧化物為納米非晶的混合粉，經(jīng)400MPa冷壓成胚，在600℃、200MPa下熱壓燒結(jié)，然后經(jīng)復(fù)壓退火成型，制備出Ag/SnO2/MgO/Ce均勻共混的納米非晶觸點(diǎn)合金。
實(shí)施例4，共沉淀制備Ag、SnO2、MgO、Ce2O3的前驅(qū)體，750℃1h培燒，制得重量比為88％Ag、7％SnO2、0.5％MgO、5％Ce2O3的氧化物為納米晶的混合粉，經(jīng)400MPa冷壓，在750℃、4h下燒結(jié)，然后經(jīng)復(fù)壓退火成型，制備出Ag、SnO2、MgO、Ce2O3均勻共混的納米晶觸點(diǎn)合金。
權(quán)利要求
1.化學(xué)共沉淀制備納米稀土共混AgSnO2電接觸合金及其工藝，其特征是它包括銀、氧化錫、氧化鎂、攙雜稀土元素組成，各組分重量含量是銀70～95％、氧化錫2.5～20％、氧化鎂0.025～1％、鑭或鈰0.025～9％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)共沉淀制備納米稀土共混AgSnO2電接觸合金及其工藝，其生產(chǎn)工藝是它通過高能球磨混粉，將銀粉與氧化錫、氧化鎂、稀土鑭或鈰的納米非晶或納米晶混雜氧化物混粉，制備成含納米非晶或納米晶氧化物的Ag和SnO2、MgO、La或Ce的復(fù)合粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)共沉淀制備納米稀土共混AgSnO2電接觸合金及其工藝，其生產(chǎn)工藝是它通過化學(xué)共沉淀制備混合粉，將銀、氧化錫、氧化鎂、稀土鑭或鈰共沉淀，制備成含納米非晶或納米晶混雜氧化物的Ag和SnO2、MgO、La或Ce的復(fù)合粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的化學(xué)共沉淀制備納米稀土共混AgSnO2電接觸合金及其工藝，其生產(chǎn)工藝是所述的復(fù)合粉用熱壓燒結(jié)或無(wú)壓燒結(jié)工藝成型，再?gòu)?fù)壓退火，才能得到含納米非晶或納米晶氧化物的銀基電接觸合金材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的化學(xué)共沉淀制備納米稀土共混AgSnO2電接觸合金及其工藝，其特征是所述的化學(xué)共沉淀方法制備以Sn(OH)4為核心的氫氧化物及其水解產(chǎn)物，是利用SnCl4與MgCl2和LaCl3或CeCl3的水溶液滴加6～12mol/L氨水、使pH＝5～8，得到Sn(OH)4為核心的氫氧化物及其水解產(chǎn)物，300-850℃，1-3h培燒制備含50-99％SnO2、0.5～5％MgO、0.5-45％La(或0.5～45％Ce)的納米非晶或納米晶共混氧化物；納米粒度在1-100nm，稀土元素La或Ce均勻分布或固溶于SnO2納米非晶或納米晶粒中。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的化學(xué)共沉淀制備納米稀土共混AgSnO2電接觸合金及其工藝，其特征是所述的銀粉與氧化錫、氧化鎂、稀土鑭(或鈰)的納米非晶或納米晶混雜氧化物重量比80～95∶5～20，通過高能球磨混粉，球料比10～100∶1，相應(yīng)的球磨時(shí)間為15分鐘～3小時(shí)，混粉過程中，球料比越大，球磨時(shí)間越短，也可以在空氣或氮?dú)猸h(huán)境進(jìn)行高能球磨混粉。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的化學(xué)共沉淀制備納米稀土共混AgSnO2電接觸合金及其工藝，其特征是所述的化學(xué)共沉淀制備摻雜稀土鑭(La)或鈰(Ce)的氧化錫(SnO2)、氧化鎂(MgO)納米非晶或納米晶混雜氧化物，使用SnCl4水溶液滴加6～12mol/L氨水、使pH＝5～8，得到Sn(OH)4，干燥、300-650℃，1-3h培燒制備SnO2；再與Mg(NO3)2、La(NO3)3或Ce(NO3)3和AgNO3混合成懸浮液，滴加1mol/L Na2CO3水溶液，得到SnO2為核心的水解產(chǎn)物，
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)共沉淀制備納米稀土共混AgSnO2電接觸合金及其工藝，其特征是在300～850℃條件下，1～3h培燒，含70～95％Ag、4.8～20％SnO2、0.1～1％MgO、0.1～9％La(或0.1～9％Ce)的納米非晶或納米晶共混合金粉，納米非晶或納米晶共混合金粉的納米粒度1～100nm，氧化物、稀土元素均勻分布或相互固溶于Ag中的合金粉末。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)共沉淀制備納米稀土共混AgSnO2電接觸合金及其工藝，其特征是納米非晶或納米晶復(fù)合粉末(可經(jīng)過預(yù)先退火)經(jīng)50～600MPa冷壓成胚、在500～850℃、50～400MPa下熱壓燒結(jié)；或經(jīng)50～600MPa冷壓成胚、在500～850℃、4～12h燒結(jié)，經(jīng)熱擠壓、熱拉拔、軋制或復(fù)壓等常規(guī)工藝成型。
全文摘要
本發(fā)明涉及電觸頭材料的成分和制備工藝，其特征是它包括銀、氧化錫、氧化鎂、攙雜稀土元素組成，各組分重量含量是銀70～95％、氧化錫2.5～20％、氧化鎂0.025～1％、鑭或鈰0.025～9％。它通過高能球磨混粉，將銀粉與氧化錫、氧化鎂、稀土鑭或鈰的納米非晶或納米晶混雜氧化物混粉，制備成含納米非晶或納米晶氧化物的Ag和SnO
文檔編號(hào)H01H1/02GK1652268SQ20041007354
公開日2005年8月10日 申請(qǐng)日期2004年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月31日
發(fā)明者王俊勃, 楊敏鴿, 陳立成, 張燕, 李英民, 丁秉鈞, 王鵬飛 申請(qǐng)人:西安工程科技學(xué)院