[发明专利]亚微米颗粒增强银基电触头材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电触头材料及其制备方法，具体地说，涉及的是一种亚微米颗粒增强银基电触头材料及其制备方法。

背景技术

Ag-W或Ag-WC触头材料由于具有良好的导电、导热性能，抗侵蚀性能优良等特点而广泛应用于断路器。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更小，分断能力却大幅度提高。新型断路器除了采用一系列新的限流技术以提高分断能力外，对所有电触点的抗熔焊，耐电弧烧损以及电寿命都提出了更高的要求。国内外针对以上日益增长的使用要求，集中于改进材料制备方法和成分配方等方面。研究结果如下：

1)范丽；银钨系列触头熔渗工艺的研究；苏州丝绸工学院学报21(5)2001

2)孟繁琦；银钨触头材料的制备工艺及使用性能；材料导报V20 2006

3)一种钨铜或钨银的制备方法CN1651590A

从以上文献结果可知Ag-W或Ag-WC材料的主要制备方法有：1)粉末冶金法；2)熔渗法；3)化学共沉淀法。并且通过以上方法研究发现，粉末冶金方法具有操作简便，成分控制灵活等特点，但是难以获得致密复合材料。化学共沉淀法所获得材料均匀弥散、容易烧结，但是这种方法只能应用于特定材料体系如Ag-W材料，而Ag-WC材料就无法使用共沉淀法生产。并且共沉淀法会带入不可避免的杂质，从而影响材料性能。熔渗法是较常用的制备方法，具有工艺操作简单、材料密度高的优点，但对于制备亚微米颗粒增强的Ag基材料而言，需要对粉末进行必要的前期处理，否则会出现不能熔渗或聚集现象产生。国内外众多研究结果表明：电接触材料的耐电弧腐蚀性能和抗熔焊性能随着W颗粒或WC颗粒粒度的减小而增强。其需要解决的主要问题是细颗粒团聚导致的分布不均匀、孔隙过多的问题。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足和缺陷，采用化学镀覆与熔渗技术相结合的工艺路线，针对颗粒粒度细小的特点，化学镀覆采用液相喷雾与搅拌超生震荡相结合的制备方式，提供一种亚微米颗粒增强银基电触头材料及其制备方法，该材料具有均匀弥散的组织结构，材料致密度高，耐电弧烧蚀性和抗熔焊性能好，具有很好的电寿命。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明所提供的一种亚微米颗粒增强银基电触头材料，包含的组分及其重量百分比含量为：0.1％≤镍(Ni)≤2％，0.1％≤铜(Cu)≤2％，30％≤钨(W)或碳化钨(WC)≤80％，余量为银；所述碳化钨(WC)或钨(W)粉末粒度在0.1～1um之间。

本发明还提供上述的亚微米颗粒增强银基电触头材料的制备方法，首先采用化学镀方法在亚微米W颗粒或WC颗粒表面包覆银，然后进行压制熔渗方法制备致密亚微米硬质相颗粒增强银基复合材料。具体程序有采用表面处理、化学镀、真空烘干、球磨、压制、熔渗、复压。

本发明方法具体实现时，可以按照以下步骤进行：

第一步，将表面处理后的碳化钨或钨粉末进行化学镀覆；

所述化学镀覆，其基本流程为首先配置还原液，再将第一步获得的粉末倒入还原液中搅拌超声分散，然后将主盐硝酸银溶液加入还原液中进行镀覆。镀覆方式采用超声震荡与搅拌相结合。化学镀覆还原液为水合肼溶液，体积浓度为3～6ml/L，采用氨水调节酸碱度PH值在8～10之间。主盐硝酸银溶液质量浓度为10～30g/L，添加方式采用喷雾添加，搅拌速度在20～200转/分钟，超声震荡频率为15～50KHz。化学镀覆装载量为10～30g/L。

第二步，将化学镀覆后的钨粉末或碳化钨粉末在真空中烘干；

所述真空烘干，其温度在100～150℃，时间为24h；

第三步，将烘干后粉末按照比例与铜粉或镍粉进行混合球磨；

所述混合球磨，其球料比为2∶1～10∶1，球磨时间为2h～20h，球磨转速为20转/分钟～150转/分钟。

第四步，将球磨后的粉末压制成坯料；

所述将球磨后的粉末压制成坯料，是指在100MPa～500MPa压强下将球磨后的粉末压制成坯料。

第五步，将压制后坯料与相应重量银片一起熔渗；

所述熔渗，其中熔渗温度为1000～1250℃，熔渗时间由产品厚度决定，厚度与时间关系：时间＝熔渗速度×厚度，熔渗速度为2～5min/mm，氢气气氛或惰性气氛保护。

所述相应重量＝所需制备材料中银的总重-化学镀覆产生的银重。