專利名稱：Ag基電觸頭材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種粉末合金材料技術領域的電觸頭材料，具體地說，涉及的是一種 Ag基電觸頭材料及其制備方法。
背景技術：
Ag基觸頭材料具有良好的導電、導熱性能，接觸電阻低而穩定，抗侵蝕性能優良等 優點。現在Ag基電觸頭材料的主要增強相種類有C、 WC、 W、 Ni、 Sn02、 Cd0、 Zn0等物質，增 強相主要加入方式是以顆粒形式加入。如文獻吳春萍在《云南冶金》2005 (34) 1上發表的 "銀基電接觸材料"一文中指出Ag-石墨材料具有優良的抗熔焊特性，但是由于在使用過程 中Ag-C材料電弧轉移速度緩慢，從而容易造成材料局部融化加劇，同時由于石墨顆粒與Ag 金屬潤濕不良，從而使得Ag-C材料在使用過程中存在耐電弧燒蝕能力弱的問題。

發明內容
本發明針對上述現有技術存在的不足和缺陷，提供一種碳素材料增強的Ag基電 觸頭材料及其制備方法，該材料采用液相沉積表面預處理的方法在碳素粉體材料表面沉積 微細的W或Ni顆粒，從而在微觀層面上實現了混雜增強的效果，結合各增強相的優點，使得 材料具有優良的電學及力學性能。 為實現上述的目的，本發明采用的技術解決方案是 本發明提供一種Ag基電觸頭材料，其包含的組分及重量百分比含量為1%《碳 素材料(C)《5%、0. 5X《添加劑《5X，余量為銀；所述添加劑為W、 Ni兩種元素中的一 種。 所述碳素材料是指石墨、金剛石、碳中的一種或幾種。 本發明還提供上述Ag基電觸頭材料的制備方法，具體經碳素材料粉體表面處理、 混粉、壓制、燒結、擠壓成型而成。該方法包括以下步驟
第一步，首先將碳素粉體材料進行表面處理； 所述碳素粉體材料是指石墨、金剛石、碳中的一種或幾種，其粒度在0. 5 m-50 y m 之間。 所述表面處理，其方法是采用液相沉積的方法在碳素粉體材料表面沉積W03或 Ni(0H)2。 所述表面沉積W03或Ni(0H^的質量由電觸頭材料成分中Ni或W元素含量決定。 第二步，將表面處理后的碳素粉體材料在氫氣氣氛下還原； 所述還原，其還原溫度為500-80(TC，還原時間為0. 5-lh。 第三步，將還原后的碳素粉體材料和銀粉按電觸頭材料成分比例混合均勻；所述混合，其轉速為15-30r/min，時間為5_10h。 第四步，將混合均勻后的粉末壓制成坯料； 所述將球磨后的粉末壓制成坯料，是指在lOOMPa 500MPa等靜壓壓強下將球磨
3后的粉末壓制成坯料。
第五步，對壓制成型的坯料進行燒結； 所述燒結，其中燒結溫度為750 95(TC，燒結時間為1 10h，氫氣氣氛或惰性氣 氛保護。 第六步，對燒結后的坯料進行熱壓； 所述熱壓，其中熱壓溫度500 95(TC，熱壓壓力在100 700MPa之間，熱壓保溫 時間為5 60min。 第七步，對熱壓后的坯體進行復燒； 所述復燒，其中工藝參數同第五步，即燒結溫度為750 95(TC，燒結時間為l 10h，氫氣氣氛或惰性氣氛保護。 第八步，對復燒后的坯體進行熱擠壓，得到所述的Ag基觸頭材料。
所述熱擠壓是在液壓機上進行。 所述熱擠壓，其中坯料加熱溫度在400 900°C ，擠壓模具預熱溫度100 500°C ， 擠壓速度為5 8cm/min，擠壓比為10 400。 本發明的Ag基觸頭材料，經過裝機試驗檢測表明，具有優良的耐電弧燒蝕性能和 抗熔焊性能。這主要是由于碳素材料本身的高熔點特性有助于提高觸頭表面的抗熔焊性， 并且通過液相沉積的方法首先在碳素材料表面沉積微細W和Ni元素的氧化物或氫氧化物， 使得W或Ni元素均勻分布于碳素增強顆粒表面，之后采用熱處理還原的方法在碳素材料表 面獲得W或Ni顆粒。W或Ni顆粒在碳素材料表面的存在改善了增強相顆粒的導電性能，延 長了觸頭材料的使用壽命。同時由于碳素材料顆粒表面沉積有W或Ni金屬，從而使得碳素 材料與銀金屬潤濕性良好。采用表面處理后的碳素粉末為原料與銀粉混合燒結擠壓成型， 獲得具有纖維結構的組織結構，進一步增加了材料的抗熔焊等電接觸性能。


圖1為本發明的實施例方法流程圖
具體實施例方式
以下結合附圖對本發明的技術方案作進一步的說明，以下的說明僅為理解本發明 技術方案之用，不用于限定本發明的范圍，本發明的保護范圍以權利要求書為準。
如圖1所示，為本發明以下實施例的方法流程圖。
實施例一 1 、首先按照制備Ag-4C (石墨)-0. 5Ni材料配比計算所需石墨及硝酸鎳用量，然后
將所需石墨粉浸入硝酸鎳溶液中攪拌分散10分鐘，加入KOH溶液至沉淀不再產生，過濾干
燥獲得表面沉積有Ni (0H)2的石墨粉體，其中石墨粉平均粒度為50ym ; 2、將表面處理后的石墨粉在氫氣中50(TC下還原0. 5h ; 3、之后將還原后石墨粉體與Ag粉混粉，轉速為15r/min，時間為10h ; 4、然后將混粉后的粉料在等靜壓強為lOOMPa下壓制成坯體； 5、將壓坯在氫氣氣氛下95(TC燒結5h ; 6、隨后對燒結體進行熱壓，熱壓溫度為50(TC，熱壓壓力為700MPa，保壓5分鐘；
7、然后將熱壓后坯體按照上述步驟5燒結工藝復燒一次； 8、再將復燒后的坯體在液壓機上進行熱擠壓成線材或板材，熱擠壓溫度為400°C ， 熱擠壓速度為5cm/min，模具預熱溫度為IO(TC，擠壓比為10。所獲得材料電阻率為 2. 4 ii Q . cm，硬度37HV，密度8. 9g/cm3。
實施例二 1 、首先按照制備Ag-5C (碳)_5Ni材料配比計算所需碳及硝酸鎳用量，然后將所需
碳粉浸入硝酸鎳溶液中攪拌分散10分鐘，加入K0H溶液至沉淀不再產生，過濾干燥獲得表
面沉積有Ni (0H)2的碳粉，其中碳粉平均粒度為0. 5ym ; 2、將表面處理后的碳粉在氫氣中80(TC下還原lh ; 3、之后將還原后碳粉體與Ag粉混粉，轉速為30r/min，時間為5h ; 4、然后將混粉后的粉料在等靜壓強為500MPa下壓制成坯體； 5、將壓坯在氫氣氣氛下75(TC燒結10h ; 6、隨后對燒結體進行熱壓，熱壓溫度為95(TC，熱壓壓力為lOOMPa，保壓60分鐘；
7、然后將熱壓后坯體按照上述步驟5燒結工藝復燒一次； 8、再將復燒后的坯體在液壓機上進行熱擠壓成線材或板材，熱擠壓溫度為900°C， 熱擠壓速度為8cm/min，模具預熱溫度為500°C，擠壓比為400。所獲得材料電阻率為 2.7ii Q. cm，硬度115HV，密度8. 0g/cm3。
實施例三 1 、首先按照制備Ag-lC (碳)_3Ni材料配比計算所需碳粉及硝酸鎳用量，然后將所
需碳粉浸入硝酸鎳溶液中攪拌分散10分鐘，加入KOH溶液至沉淀不再產生，過濾干燥獲得
表面沉積有Ni (0H)2的碳粉，其中碳粉平均粒度為15iim ; 2、將表面處理后的碳粉在氫氣中70(TC下還原40min ; 3、之后將沉積有Ni (OH) 2碳粉與Ag粉混粉，轉速為20r/min，時間為7h ; 4、然后將混合好的粉料在等靜壓強為400MPa下壓制成坯體； 5、將壓坯在氫氣氣氛下90(TC燒結8h ; 6、隨后對燒結體進行熱壓，熱壓溫度為55(TC，熱壓壓力為700MPa，保壓40分鐘；
7、然后將熱壓后坯體按照上述步驟5燒結工藝復燒一次； 8、再將復燒后的坯體進行熱擠壓成線材或板材，熱擠壓溫度為450°C，熱擠壓速度 為8cm/min，模具預熱溫度為250。C，擠壓比為250。所獲得材料電阻率為2. 0 y Q. cm，硬度 55HV，密度8. 2g/cm3。
實施例四 1、首先按照制備Ag-3C(碳)-3W材料配比計算所需碳粉及W用量，然后將所需碳 粉浸入鎢酸溶液中攪拌分散10分鐘，然后在30(TC下干燥2h獲得表面沉積有W03的碳粉， 其中碳粉平均粒度為15ym; 2、將表面處理后的碳粉在氫氣中70(TC下還原0. 5h ;
3、之后將還原處理后的碳粉與Ag粉混粉，轉速為20r/min，時間為7h ;
4、然后將球磨好的粉料在等靜壓強為500MPa下壓制成坯體；
5、將壓坯在氫氣氣氛下80(TC燒結10h ; 6、隨后對燒結體進行熱壓，熱壓溫度為60(TC，熱壓壓力為500MPa，保壓10分鐘；
7、然后將熱壓后坯體按照上述步驟5燒結工藝復燒一次； 8、再將復燒后的坯體在液壓機上進行熱擠壓成線材或板材，熱擠壓溫度為450°C ， 熱擠壓速度為5cm/min，模具預熱溫度為45(TC，擠壓比為50。所獲得材料電阻率為 2. 6 ii Q . cm，硬度55HV，密度9. 4g/cm3。
實施例五 1、首先按照制備Ag-5C(金剛石)-O. 5W材料配比計算所需金剛石粉及W用量，然
后將所需金剛石粉浸入鎢酸溶液中攪拌分散10分鐘，然后在30(TC下干燥2h獲得表面沉積
有W(^的碳粉，其中金剛石粉平均粒度為5ym ; 2、將表面處理后的金剛石粉在氫氣中70(TC下還原0. 5h ; 3、之后將還原處理后的金剛石粉與Ag粉混粉，轉速為25r/min，時間為8h ; 4、然后將球磨好的粉料在等靜壓強為150MPa下壓制成坯體； 5、將壓坯在氬氣氣氛下90(TC燒結3h ; 6、隨后對燒結體進行熱壓，熱壓溫度為55(TC，熱壓壓力為500MPa，保壓30分鐘；
7、然后將熱壓后坯體按照上述步驟5燒結工藝復燒一次； 8、再將復燒后的坯體在液壓機上進行熱擠壓成線材或板材，熱擠壓溫度為700°C， 熱擠壓速度為7cm/min，模具預熱溫度為45(TC，擠壓比為400。所獲得材料電阻率為 2. 5 ii Q . cm，硬度65HV，密度8. 9g/cm3。
實施例六 1 、首先按照制備g-lC (石墨)-5W材料配比計算所需石墨粉及W用量，然后將所需 石墨粉浸入鎢酸溶液中攪拌分散10分鐘，然后在30(TC下干燥2h獲得表面沉積有W03的碳 粉，其中石墨粉平均粒度為5 i！ m ; 2、將表面處理后的石墨粉在氫氣中70(TC下還原lh ; 3、之后將還原處理后的石墨粉與Ag粉混粉，轉速為30r/min，時間為10h ;
4、然后將球磨好的粉料在等靜壓強為150MPa下壓制成坯體；
5、將壓坯在氫氣氣氛下85(TC燒結8h ; 6、隨后對燒結體進行熱壓，熱壓溫度為65(TC，熱壓壓力為450MPa，保壓60分鐘；
7、然后將熱壓后坯體按照上述步驟5燒結工藝復燒一次； 8、再將復燒后的坯體在液壓機上進行熱擠壓成線材或板材，熱擠壓溫度為500°C， 熱擠壓速度為5cm/min，模具預熱溫度為200°C ，擠壓比為80。所獲得材料電阻率為 2. 3 ii Q cm，硬度67HV，密度為9. 8g/cm3。
權利要求
一種Ag基電觸頭材料，其特征在于，包含的組分及重量百分比含量為1％≤碳素材料≤5％，0.5％≤添加劑≤5％，余量為銀；所述添加劑為W或Ni。
2. 根據權利要求l所述的Ag基電觸頭材料，其特征在于，所述碳素材料為金剛石、石 墨、碳中的一種或幾種。
3. —種如權利要求l所述的Ag基電觸頭材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟第一步，首先將碳素粉體材料進行表面處理； 第二步，將表面處理后的碳素粉體材料在氫氣中還原處理； 第三步，將還原后的碳素粉體材料和銀粉按電觸頭材料成分比例混合均勻； 第四步，將混合均勻后的粉末壓制成坯料； 第五步，對壓制成型的坯料進行燒結； 第六步，對燒結后的坯料進行熱壓； 第七步，對熱壓后的坯體進行復燒；第八步，對復燒后的坯體進行熱擠壓，得到所述的Ag基電觸頭材料。
4. 如權利要求3所述的Ag基電觸頭材料的制備方法，其特征在于，第一步中，所述表面 處理，是指在碳素粉體材料表面沉積W03和Ni (OH) 2。
5. 如權利要求3所述的Ag基電觸頭材料的制備方法，其特征在于，第一步中，所述碳素 粉體材料，是指金剛石粉、石墨粉、碳粉中的一種或幾種，其粒度在0. 5-50ym之間。
6. 如權利要求3所述的Ag基電觸頭材料的制備方法，其特征在于，第四步中，所述將混 合均勻后的粉末壓制成坯料，是指在100MPa 500MPa等靜壓壓強下將混粉后的粉末壓制 成坯料。
7. 如權利要求3所述的Ag基電觸頭材料的制備方法，其特征在于，第五步中，所述燒 結，其中燒結溫度為750 95(TC，燒結時間為1 10h，氫氣氣氛或惰性氣氛保護。
8. 如權利要求3所述的Ag基電觸頭材料的制備方法，其特征在于，第六步中，所述 熱壓，其中熱壓溫度500 95(TC，熱壓壓力在100 700MPa之間，熱壓保溫時間為5 60min。
9. 如權利要求3所述的Ag基電觸頭材料的制備方法，其特征在于，第七步中，所述復 燒，其中工藝參數同第四步，即燒結溫度為750 95(TC，燒結時間為1 10h，氫氣氣氛或 惰性氣氛保護。
10. 如權利要求3所述的Ag基電觸頭材料的制備方法，其特征在于，第八步中，所述熱 擠壓，其中坯料加熱溫度在400 900°C ，擠壓模具預熱溫度100 500°C ，擠壓速度為5 8cm/min，擠壓比為10 400。
全文摘要
本發明公開一種Ag基電觸頭材料及其制備方法，其材料包含的組分及重量百分比含量為1％≤碳素材料≤5％、0.5％≤添加劑≤5％，余量為銀；其中碳素材料是指金剛石、石墨、碳中的一種或幾種，添加劑是指W或Ni元素中的一種。由于碳素材料本身的高熔點特性有助于提高觸頭表面的抗熔焊性，并且通過液相沉積表面預處理的方法加入了微細W和Ni元素，使得W或Ni元素均勻分布于碳素增強顆粒表面，改善了增強相顆粒的導電性能，延長了觸頭材料使用壽命。結合混粉、壓制、燒結、擠壓等工序成功獲得了具有良好的抗熔焊性及耐電弧燒損能力的Ag基電觸頭材料。
文檔編號C22C5/06GK101707146SQ20091019628
公開日2010年5月12日 申請日期2009年9月24日 優先權日2009年9月24日
發明者甘可可, 祁更新, 陳樂生, 陳曉 申請人:溫州宏豐電工合金有限公司