[发明专利]银基金属酸盐电接触复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电接触复合材料，特别是银基金属酸盐电接触复合材料的 制备方法，属于材冶技术领域。

背景技术

电触头是电器设备的关键元件之一，其功能是接通和切断电流。它既是载 流体，又是机械零部件，必须具有良好的导电导热性及耐电弧烧损、抗熔焊、 小的电磨损、低而稳定的接触电阻、不与使用介质起化学变化、有一定的强度 和易于机械加工等特性。公知的电接触材料已有近100年的发展历史，最初使 用纯金、纯银、纯铂作接点材料，40年代开始采用Ag-Cu、Au-Ag、Pt-Ir、Pt-Ag 等合金，60年代以来发展了多元贵金属和各种贵金属复合材料。由于Ag及其 合金优良的导电性能和良好的加工性以及价格较低，使得银基电接触材料广泛 用于各种功率条件下工作，而且大量用于大、中负荷电器中。如各种开关、继 电器、接触器等。公知的形成产业化和实际应用的触头材料可以归纳为四个系 列：Ag-MeO(银与金属氧化物)系列电接触材料、Ag-C系列电接触材料、Ag-WC 系列电接触材料、Ag-Ni系列电接触材料。几种电接触材料中目前应用最广泛的 是Ag-MeO系列，公知的Ag-MeO系列电触头材料主要有AgCdO，AgSnO₂， AgZnO，AgSiO₂，银稀土氧化物(AgREO)等。AgCdO电接触材料的特点是： 耐损蚀性好、抗熔焊能力强、接触电阻低而稳定，具有良好的使用性能，应用 的电流从几十安到几千安，广泛应用于从几伏到上千伏的多种低压电器中，曾 被称为“万能触点”。而在AgCdO中，依靠Cd蒸汽的挥发和O₂溢出来冷却基 体材料并熄灭电弧，CdO的分解温度比Ag的熔点低，且CdO在较低的温度下 就可以升华；CdO的存在同时提高了表面熔融物的粘度，可防止银被电弧吹离。 但由于镉金属蒸汽有毒，污染环境，对人体有害，近二十年来，许多国家都展 开了代镉材料的研究，取得了很大的进步。

日本自1972年提出限制使用AgCdO触点之后，积极开展“少镉、代镉”电 接触材料的研究，研制成功并大量生产AgSn合金添加Bi、Mn、Cu等一种或多 种元素进行内氧化的Ag-SnO₂电接触材料。所制造的触点具有耐损蚀性好、接 触电阻低等特点。同时，美国、俄罗斯、法国、韩国等也积极开展Ag-MeO电 接触材料的研制和产品开发工作。公知的此类电接触材料主要存在以下问题： 如材料塑性差，难于加工，尤其使用纳米氧化物增强材料时性能虽然提升，但 加工难度大，产品成材率低；氧化物除CdO外通常热稳定性好，高温不易分解， 会使材料温升高，氧化物没有灭弧作用而使得电接触性能比银氧化镉差；公知 的添加氧化物与银的润湿性差异较大等；这些问题使得几种Ag-MeO电接触材 料在加工性和使用性能方面一直存在缺陷，尤其是粉末冶金制备的AgSnO₂材料 被广泛应用与各种电器，使用过程中出现表面银金属飞溅而导致仅剩下较多的 氧化锡颗粒，从而使得接触性能下降以致触头失效。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种银基金属酸盐电接触复合材料的制 备方法，可替代有毒的银氧化镉电接触材料，工艺简单，加工性能优良，较好 的解决了电接触材料的温升问题，使材料的综合性能提高，克服了目前电接触 材料加工和使用的问题。

解决本发明的技术问题所采用的方案是：将粒度小于20微米的银基体粉与 金属酸盐粉在混粉机中混合，使锡或铜元素占总重量的6～15％，再用频率为 10～30KHz的超声波混合均匀，压制成素坯；素坯进行烧结，温度500～800℃， 烧结锭坯再经复压复烧，复烧温度500～800℃；复压复烧坯送挤压机直接挤出 线杆，对线杆进行加工，制成成品。

本方法控制工艺条件使得金属酸盐均匀分布在复合材料中，金属酸盐颗粒 由于含有金属离子而弱化了单一氧化物的化学键，增加了金属与金属原子间的 金属键，使得与银基体所形成的界面结合较好，并由于金属酸盐通常较氧化物 粒子软而保持了良好的加工性；获得的新型电接触材料在高温电弧作用下部分 会分解，降低触头材料的使用温度和起到一定灭弧作用，同时可形成对应的纳 米级金属氧化物保持以往电接触材料的特性，不仅防止了银金属被电弧吹散， 而且提高了接触强度，较好的解决了电接触材料的温升问题而使材料的综合性 能提高。本发明制备的电接触复合材料工艺简单，成本较低，一定程度上克服 了目前电接触材料加工和使用的问题，使用范围得到增加，使用寿命得以延长。