[发明专利]一种Ag/Ti3SiC2电接触材料及其制备工艺

说明书

(一)技术领域

本发明涉及粉末冶金材料，具体说就是一种Ag/Ti3SiC2电接触材料及其制备工艺。

(二)背景技术

近年来，国内外不断推出各种系列的新型塑壳式断路器和小型高分断路器，这些新型的断路器体积小，分断能力却大幅度提高。新型断路器采用一系列新的限流技术以提高分断能力外，对所用电触头的抗熔焊性、耐电弧烧损能力以及电寿命也都提出了更高的要求。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度、高导电、高导热、耐氧化、抗熔焊、耐电弧烧损和电寿命长的，具有自润滑能力的Ag/Ti3SiC2电接触材料及其制备工艺。

本发明的目的是这样实现的：Ag/Ti3SiC2电接触材料是由纯银粉或银基合金粉与重量百分比为0.01～80.0％的Ti3SiC2粉末，通过粉末冶金工艺方法制备的。

本发明还有以下技术特征：

(1)本发明一种Ag/Ti3SiC2电接触材料及其制备工艺，所述的Ti3SiC2粉末纯度大于93％、颗粒尺寸0.01～50μm。

(2)本发明一种Ag/Ti3SiC2电接触材料及其制备工艺，所述的银基合金粉含有重量百分比为0.01～50％的钨、钼、铜、镍、氧化镉、氧化锌、氧化锡、氧化铟、碳化钨、金刚石、石墨中的一种或几种的混合。

(3)本发明一种Ag/Ti3SiC2电接触材料及其制备工艺，所述的纯银粉粒度为-200目。

(4)本发明一种Ag/Ti3SiC2电接触材料及其制备工艺，所述的银基合金粉粒度为-200目。

本发明Ag/Ti3SiC2电接触材料，其制备工艺如下：

(1)将Ti3SiC2粉末在超声波作用下化学镀银，使银均匀包覆在Ti3SiC2粉末的表面，包覆层厚度为5nm～1000nm；

(2)将包覆后的Ti3SiC2粉末与纯银粉或银合金粉在保护气氛下混合均匀；

(3)将所获得的混合粉末在250～300MPa下冷等静压成直径50mm的圆柱体胚料；

(4)圆柱体胚料在保护气氛下于800～950℃烧结2～4h；

(5)烧结后的胚料在700～850℃下热挤压成形，称之为挤压型材；

(6)挤压型材在真空或者保护气氛下进行时效处理，处理温度500～800℃，处理时间1～5小时；

(7)将经过时效处理的型材轧制或拉拔加工后，按产品尺寸进行机械加工。

本发明一种Ag/Ti3SiC2电接触材料，兼具金属和陶瓷的优良性能，不但强度高，而且具备良好的导电性、导热性、抗熔焊、耐电弧烧蚀、耐腐蚀、抗热震、抗氧化尤其高温抗氧化性等优良特性。特别是该材料的超低磨擦系数和自润滑性，是电接触材料不可或缺的特性之一。可广泛应用于低压电器用触头材料，如断路器和接触器触头。

(四)具体实施方式

下面对本发明作进一步说明。

本发明一种Ag/Ti3SiC2电接触材料，是由纯银粉或银基合金粉与重量百分比为0.01～80.0％的Ti3SiC2粉末，通过粉末冶金工艺方法制备的。

Ti3SiC2属六方晶体结构，共棱的TiC八面体被由Si原子形成的Si层所分隔开来，形成特殊的纳米尺度层片状结构。这种结构赋予它象石墨一样具有润滑性和可加工性，结合了金属和陶瓷的许多优良性能。Ti3SiC2熔点高达3000℃，具有极好的导电性、导热性，其导电性与纯金属相当，25℃时导电率达4.7×10⁶sm^-1，导热性达33.5Wm^-1K^-1。另外，Ti3SiC2所具备的高强度、抗热震、耐腐蚀、抗氧化，尤其抗高温氧化性和抗循环氧化能力以及自润滑性和超低磨擦系数等特性，更是电接触材料所需要的关键特性。

金刚石是自然界中导热率最高的物质，导热率达138.16Wm^-1K^-1，同时具有熔点高(约3700℃)、硬度大、耐磨损等性能，采用粉末冶金方法在铜中加入细小的金刚石颗粒，不但可以起到弥散强化作用，提高硬度和耐磨性的作用，还将电弧产生的热量传导至桥架，降低触头表面温度。更为重要的是触头表面的金刚石粒子在打弧时烧掉，在触头表面不产生导致电阻增加的沉积物。