[发明专利]新型电接触材料及制备工艺

说明书

技术领域

本发明属于金属基复合材料技术领域，特别涉及一种新型电接触材料及制备工艺。

背景技术

    在低压中强电流等级的电器开关中，作为触头材料，银基复合材料占据统治地位，这主要是取决于银的良好导电导热性能和稳定的化学性质。但银是稀贵金属，据统计，口前世界上每年用于触头材料的银占全部银用量的四分之一。因此在使银基复合材料的性能进一步提高的情况下尽可能降低含银量，是材料工作者共同关注的一个很有现实意义的问题。

    目前，我国在低压中强电流等级的电器开关中广泛使用机械工业部1983年推广的AgWC12C3/ AgW50体系电接触材料。

    银钨是以钨为骨架的含银烧结触头材料，其烧结材料将银的高导电率、导热率与高熔点金属钨的高硬度、抗熔焊、材料转移小、高烧损性结合为一体，因而通断过程的机械磨损也比其它材料小。但银钨触头材料接触电阻不稳定，在使用过程中有温升逐渐升高的现象。大量研究表明，这是由于在分断过程中，触头表面材料中生成氧化钨或钨酸盐的原因，因而很多国家提出用难熔化合物来替代钨。其中碳化钨是极好的一个选择。银炭化钨材料硬度极高，极耐磨损，接触电阻略高于银钨，很稳定，由于电弧作用时游离碳起着还原作用，防止氧化层形成，耐电弧作用好，因而烧损少，熔焊倾向小。但银碳化钨材料中碳化钨容易发射热电子，在一定程度上了对材料的电流分断能力造成负面影响。

    为了解决这个问题，日本采用了加入部份碳化钒的方案，但相关资料很少，据公开资料中介绍，日本采用了外加压力方式进行生产，这种生产方式，需要大型设备，生产效率没有足够数据支持。美国的西屋电气公司研究用WC.TiC的固溶体代替碳化钨作为银基电接触材料中的高熔点添加物，取得了美国专利，生产工艺未见报道，且未见批量生产的报道，经研究发现:AgTiC混合物作为电触头材料，有较低的接触电阻，但是缺乏强度，且制造相当困难，原因就是Ag与TiC润湿性差，生产出来的产品相对密度低，强度低，电阻率高。

电触头的性能除取决于材料成份外，在很大程度上取决于其制造工艺及组织的控制。对于AgWCC系触头材料，传统的制造工艺是机械混粉固相烧结复压，由于各相之问比重相差悬殊(石墨的密度为2.24g/cm³，碳化钨的密度是15.5g/cm³，银的密度是10.5 g/cm³)且相互之问浸润性差，经机械混合后，难免存在一定程度的成份偏析和颗粒聚集，从而影响了触头的性能，AgWCC材料的烧结是在银的熔化温度下进行的，银和碳化钨及石墨等熔点悬殊，并且相互之问既不固溶也不润湿，因此银与碳化钨及石墨之问不能允分烧结，碳化钨、石墨与银之问可能存在微细缝隙，这样的微观组织不仅会使材料的电阻率上升而且组织疏松，结构强度低下，在热电弧和气流作用下，烧蚀、飞溅、磨损都会增加。

    Ag与（W.Ti）C润湿性差，采用日常工艺生产出的材料，气体含量高，材料的电性能潜力无法得到有效的发挥。为了降低材料的含气量，采用了较大粒径的（WC.TiC）颗粒，会造成材料抗电弧烧损能力的很大的分散性，限制了材料的性能潜力的发挥。

    在孙明《触头材料的电弧侵蚀特性及其数学模型研究》（博士学位论文 西安交通大学）；王可健《电触头材料的分断电弧侵蚀研究》（博士学位论文  西安交通大学）；徐坚《汽车继电器用 AgMeO 电触头材料抗熔焊行为的研究》（博士论文）中，分别谈到电弧与触头相到作用过程及机理，并建立了硬质相粒度与相互间距对材料在电弧作用下的响应行为之数学模型，根据这上数学模型，硬质相粒度间距在一定范围时，材料能表现出最好的综合性能。

发明内容

    本发明的目的要解决上述技术问题，提供一种抗电弧烧损能力好，能提高材料的综合性能，降低贵金属银用量的新型电接触材料及制备工艺。

为了实现上述的目的，本发明采取了如下的技术解决方案：新型电接触材料及制备工艺，其特征在于：所述新型电接触材料包括作为动触头的Ag(W.Ti)C 42Co3 RE0.1和作为静触头的Ag(W.Ti)C19C2。

所述作为动触头的Ag(W.Ti)C 42Co3 RE0.1，原料质量百分比为：银53～55%，(W.Ti)C 41～45%，钴2.5～3.5%，添加物0.05～0.2%。

所述添加物是钇、铈、镧中的一种或几种。

所述作为动触头的Ag(W.Ti)C 42Co3 RE0.1制备工艺，步骤如下：