[发明专利]AgSnO2电接触材料制备新方法

说明书

技术领域

本发明涉及银氧化锡电接触材料的制造工艺，特别是涉及内氧化处理及其对粉末进行改性处理制备银氧化锡电接触材料的制造工艺。

背景技术

银氧化锡电接触材料性能的优劣与制作工艺密切相关，制造工艺不同，其触头材料性能也不同。其制造工艺主要有合金内氧化法、粉末冶金法、合金粉末预氧化法和化学共沉淀法四种。

合金内氧化法：合金内氧化法曾在日本被广泛采用，是一种较成熟的工艺方法，用此法制得的触头材料致密、氧化物颗粒细小、耐电弧侵蚀性能好、电寿命长，但材料表面和内部结构不均匀，存在贫氧化层，触头尺寸不够精确。但是这种方法在生产AgSnO₂触头时却遇到了当Sn含量高于6％时氧化不透的问题。目前主要是通过添加In和采用高压氧来解决。合金内氧化的基本条件是：在氧化处理温度下，合金元素和氧应能溶解于基体金属中，而合金元素的氧化物则应是不可溶的；氧在基体金属中的溶解度要大；氧与基体不能形成稳定的氧化物，与合金元素形成的氧化物应稳定；合金元素在基体金属中的扩散速度低于氧在基体中的扩散速度。

粉末冶金法：西欧多采用粉末冶金法。粉末冶金工艺不受组元成份的限制，制备的材料弥散均匀，避免了贫瘠区，组织结构均匀，工艺简单，但触头密度比内氧化工艺的低，硬度较低，SnO₂质点较粗大，接触电阻大，温升高，耐电弧腐蚀性差，制备时间过长，粉末易被污染，另外，所制备的Ag-SnO₂材料的塑性和延展性很差，不易制成铆钉或片材这类需要大变形的产品。粉末冶金法的工艺流程包括：将Ag和SnO₂微细粉末在球磨机中充分混合，然后成型、预烧结提高密度，为使制品最终密度提高，二次加工如复压、烧结和挤压等是非常重要的。

合金粉末预氧化法：印度Amitabh Vermac等研究者总结分析了合金内氧化工艺和粉末冶金工艺的优缺点之后提出了合金粉末预氧化(P/O)工艺。这种工艺可以看作是合金内氧化工艺和粉末冶金工艺的综合，该工艺利用了快速凝固的优点，使材料的品粒细化、微观结构不出现偏析，避免了常规合金内氧化工艺工艺的缺点，使材料内部结构均匀，不会产生贫瘠区。Amitabh Verma等人发现，用这种新工艺制备的触头材料中Sn和In的氧化物弥散分布于Ag中，每一个内氧化颗粒都与富Ag相连，增大了流动性，电流流动更容易，从而提高了材料的电导率。同时发现所得材料的硬度、密度却不如合金内氧化工艺工艺材料的高。

化学共沉淀法：化学共沉淀法制备的触头材料其第二相弥散均匀，电性能良好，但粉末造价高，且由于涉及湿法化学反应过程，各批粉末质量的稳定性难控制，因此其推广没有其它方法那么广泛。

发明内容

本发明所采用的技术主要是基于合金粉末预氧化法发展而来的。其基本思路是先制备银锡合金粉末，对其进行内氧化处理后，将粉末进行改性处理，然后用粉末冶金技术和压力加工技术制得所需尺寸的丝材或片材。

合金成分设计：除SnO₂外，加入Y₂O₃作为氧化物组元，Ag为合金基体。加入Y₂O₃可改善其抗电弧烧蚀性和抗磨损性能，提高其电寿命。所设计的三种合金成分为：(1)SnO₂-6％，Y₂O₃-2％，Ag为余量；(2)SnO₂-7％，Y₂O₃-3％，Ag为余量；(3)SnO₂-8％，Y₂O₃-4％，Ag为余量。

工艺路线：真空下制备AgY中间合金+Sn原料→大气状态下用自有的气水急冷雾化制粉技术和设备获得AgSnY合金粉末→内氧化处理使合金中的Sn和Y转变成SnO₂和Y₂O₃→对内氧化粉末进行改性处理→粉末冶金工序(成形+烧结→复压+复烧→CIP+烧结)制得成形坯→热挤压获得丝材或片材半成品坯→热加工获得半成品→冷加工获得成品。

本发明关键技术在于粉末预氧化技术和改性处理技术。前者避开了合金内氧化时高锡含量时难于氧化完全的难题。后者改善了Ag基体与氧化物组元间的结合状况，从而间接地改善了材料的加工性能。