[发明专利]纳米银基电接触合金及其制备工艺

说明书

本发明属于新型电功能材料领域，进一步涉及纳米晶银基电接触合金及其制备工艺。

银基合金是制备大、中负荷开关电器电触点的主导材料，全世界的银约25％用于制造银基电接触合金。我国属贫银国家，银的储量和生产量都十分有限，工业用银80％依赖进口。银基电接触合金是一种消耗材料，在使用过程中会由于电弧侵蚀而损失殆尽，国家每年需投入数十亿元用于银基电接触合金的生产。因而，减少银基电接触材料的消耗、提高银基合金的电寿命具有重要的科学和工程意义。

目前，银基触头中使用最多的仍然是AgCdO合金。由于CdO在电弧高温作用下能够分解，吸收大量热量和吹散电弧，因而具有优良的灭弧性能，在中等负载开关中有“万能触点”之称。然而，随着电器开关对电触点提出小型化、高可靠性、长寿命等苛刻的性能要求，AgCdO合金在抗熔焊、耐电弧侵蚀等性能指标上已显露出不足。而且，由于AgCdO合金在分断电弧时产生的CdO蒸气有毒，西方发达国家已禁止在家用电器和汽车电器中使用AgCdO触点，日本政府也在限制AgCdO触点的使用。因此，发展一种具有类似或超越AgCdO合金性能的无污染的新型银基电接触合金将会产生巨大的经济效益。

在第七届国际电接触会议上日本学者提出了用合金内氧化法制备AgSnO₂触点材料。此后，关于AgSnO₂材料的研究工作日益增多，在AgSnO₂成分、工艺、物理性能、电气使用性能等各个方面都取得了积极的进展。与AgCdO材料相比，AgSnO₂材料表现出更优良的抗熔焊和耐电弧腐蚀性能，已在一些开关电器上成功地应用，是最有希望替代AgCdO的新型无毒触点材料。但是，在长期的研究和开发应用中，人们也发现AgSnO₂具有致命缺点：(1)与AgCdO相比，AgSnO₂材料接触电阻较大，温升较高，严重影响电气性能；(2)由于目前AgSnO₂材料中SnO₂颗粒的尺寸较大(几微米～几十微米)，其高硬度造成AgSnO₂复合材料的成型异常困难。成型工艺包括板材的挤压、轧制，丝材的挤压、拉拔和铆钉的镦制等。电气性能和加工性能的不足大大限制了AgSnO₂触点材料的应用。目前，人们克服这些缺点主要采用合金化方法，如通过添加其它金属氧化物如W、Mo、WC、WO₃、Bi₂O₃等，然而，这些方法都未能取得显著效果。

本发明的目的在于提供一种纳米银基电接触合金及其制备工艺，利用比技术可以生产具有纳米晶显微组织的AgSnO₂系列触点合金，它的电导率显著提高，可以显著减小接触电阻，并能够提高触点的抗熔焊能力和抗电弧侵蚀能力。

为达到上述目的，本发明的解决方案是：

利用高能球磨工艺制备出纳米级Ag、SnO₂、InO₂的复合粉，然后进行冷压、烧结成坯，再经过常规热挤压、热拉拔、轧制或镦制成型即可。由于SnO₂和InO₂粒子尺寸由常规的微米量级降至纳米量级，纳米SnO₂(InO₂)颗粒均匀分布于Ag基体中，使材料的加工性能显著改善，触点烧损速率显著降低，寿命大幅度增长。

利用上述工艺所制备的合金，含有80～95％的Ag粉、0～15％的Sn粉、0～15％的SnO₂粉、0～5％的InO₂粉、SnO₂和InO₂的重量比为5～20％，纳米SnO₂(InO₂)颗粒均匀分布于Ag基体中。

本发明的具体工艺过程是：