[发明专利]一种高氧化物含量片状触头材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电触头的制造工艺，尤其是一种高氧化物含量片状触头材料的制备方法。

背景技术

银金属氧化物触点材料具有优良的抗熔焊性、抗电弧侵蚀性、低而稳定的接触电阻以及良好的加工性能，在继电器、控制器、各种电流等级交流接触器和小型断路器上得到广泛应用。目前银金属氧化物触点材料通常采用合金预氧化法和合金内氧化法制备。合金预氧化法制备触头氧化物颗粒细小，组织均匀，但材料致密性和加工性差，角料回收复杂困难。合金内氧化法采用常规的熔铸-挤压-热轧-冷轧-冲制-内氧化工艺，适合大批量生产，是目前银金属氧化物片状触点的主要制备方法。

目前广泛应用的内氧化法制备银氧化镉、银氧化锡氧化铟触头材料氧化物含量约为15wt%及以下，即银含量在85wt%及以上。随着贵金属资源日益枯竭和银价的持续波动，电器生产厂家在触点方面的成本压力日益明显，开发性能优良的高氧化物含量触点以达到节银目的，成为广大触点制造商的一个研究方向。据报道，AgCdO17触点已经成功批量应用于32-800A等级的交流接触器上，而该触点材料较AgCdO12触点节银效果可达10%左右。专利CN 101651051B报道了一种雾化法制备的多元增强银氧化镉电接触材料，含CdO 5-12wt%，ZnO 1-5wt%，SnO₂ 1-5wt%的一种或者几种，余量Ag，取得良好的节银效果。

由于银金属氧化物抗熔焊性能极好，故难以与其它元件的焊接，通常在触点内氧化前复合一层纯银，以提高焊接面与焊料的润湿性，便于与其它元件的焊接。因此，在银金属氧化物触点和银层的接合处就存在着一个氧化物浓度从高到零的断崖。由于银层和合金层是一种机械接合界面，接合面虽然有溶质原子浓度差，但是在较高氧压条件下内氧化，溶质原子在较短时间内来不及穿过该机械接合面，就被原位氧化成金属氧化物颗粒并扩散困难，而材料内部与氧气形成逆扩散的溶质原子则不断地往材料表面扩散，扩散至该接合面后又被氧化固定，这就造成了界面处氧化物含量浓度高而形成聚集。对于低氧化物含量的银氧化物触点而言，银层和银氧化物层的氧化物浓度相差小，对银层和银氧化物层的结合强度影响较小；而高氧化物含量的银金属氧化物材料，复银界面两侧的氧化物浓度差别大，易出现复银界面氧化物聚集现象。图1示出了常规内氧化工艺处理后的高氧化物含量材料扫描电镜照片及区域能谱分析镉元素随距离变化曲线，可见常规工艺制备材料在复银界面形成了氧化物聚集，在复银结合面两侧存在镉浓度的断崖。由于银层和银氧化物层的物理性能大不相同，复银界面形成氧化物聚集后，可大大降低焊接银层与银氧化物的结合强度，在触点分断时易发生银层与银氧化物分离或脱落的现象，导致触点失效。

 

发明内容

为了克服高氧化物含量触点材料存在的不足，本发明提供一种高氧化物含量片状触头材料的制备方法，该方法结合传统制备工艺与高温扩散退火，制备的电接触材料具有氧化物含量高、复银界面结合强度高的特点，本发明采用的技术解决方案是：

一种高氧化物含量片状触头材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）合金熔炼铸造：称取银锭，在中频感应炉中熔化后，依次加入镉锭、无氧铜、镍片以及含铝元素、锌元素、铋元素中一种或几种的原料或锡锭、铟锭、镍片以及含铜元素、锌元素、锑元素中一种或几种的原料，熔化完全均匀后浇铸成铸锭；

（2）挤压：在加热炉中保温加热，挤压成板材；

（3）复银热轧：将板材焊接银板后一同放入加热炉中加热，热轧成复银板材；

（4）冷轧-冲制：将复银板材经多道次冷轧后冲制成片状触点，所述的片状触点厚度为0.5-3mm；

（5）高温扩散退火处理：将片状触点在中性保护性气氛下，加热至500-800℃退火2h，保温1-8h；

（6）内氧化处理：将退火处理的触点取出放入内氧化炉里进行内氧化处理，内氧化温度为600-800℃，氧压0.5-1.2MPa，时间为15-150h，；

（7）后处理：内氧化处理后的触点经研磨、抛光、清洗干燥后即得所述的高氧化物含量片状触头材料。

所述的一种高氧化物含量片状触头材料的制备方法，所述的步骤（2）挤压中在炉中加热时间为10min-4h，温度为600-850℃，加热炉为中频感应炉和电阻炉的一种。

所述的一种高氧化物含量片状触头材料的制备方法，所述的步骤（3）复银热轧中在加热炉中加热5min-2h，加热温度为550-800℃，加热炉为中频感应炉和电阻炉的一种。