專利名稱：一種氧化錫增強銀基電觸頭材料的制備方法
技術領域：
本發明涉及的是一種電接觸材料的制備方法，具體涉及的是一種氧化錫增強銀基
電觸頭材料的制備方法，此合金材料制備的銀觸點包括應用于各種繼電器、接觸器開關使用的電觸點及雙金屬復合鉚釘電觸點、片材等。
背景技術：
隨著電器產品向大容量、小體積的方向發展，對電觸點材料的要求日益增高-一要求材料在極大電弧熱和焦耳熱的條件下不發生熔焊、機械及耐電磨損性能要好；在分斷過程中產生的金屬飛濺少，燃弧時間短；在直流環境下，抗熔焊性好，材料轉移少，接觸電阻低而穩定。銀氧化鎘材料具有優良的電接觸性能，但是由于其含有劇毒鎘元素而日益被限制使用。銀氧化錫材料作為一種最具希望替代銀氧化鎘的材料體系而被廣泛關注。如今制備銀氧化錫材料的主要方法之一是采用Ag-Sn合金粉末預氧化的方法制備獲得。
如中國專利"新型銀氧化錫絲材電觸頭材料制造方法"(CN101202169A)。但是粉末預氧化制備過程中由于Sn元素的逆擴散從而導致Ag-Sn合金粉末表面容易出現Sn02顆粒聚集現象，因而在容易形成Sn02包Ag的顆粒情況，粉末冶金加工時容易形成Sn02隔離Ag基體的結構，導致加工性能差，容易在后續拉拔或軋制過程中出現開裂現象，從而使得Ag-Sn02材料生產廢品率增加，生產成本上升。

發明內容
本發明針對以上背景技術存在的不足，提供一種氧化錫增強銀基電觸頭材料的制備方法，采用Ag-Sn合金粉末預氧化與表面處理相結合的方法，改善Sn02顆粒聚集包裹Ag金屬的現象，提高Ag-Sn02的加工性能，降低生產成本。 為實現上述的目的，本發明主要為首先采用Ag-Sn合金粉末預氧化，然后對預氧化后的Ag-Sn合金粉末進行表面處理，使粉末能夠獲得一層塑性較好的表面合金層，再結合后續粉末致密化手段獲得銀氧化錫材料，有效消除Sn02顆粒包裹Ag金屬現象的出現。
本發明具體實現包括如下步驟 第一步，將銀錠與Sn金屬塊依據所需制備材料成分比例置于熔煉爐中熔煉；
所述熔煉，熔煉溫度為950-1300。C之間。
第二步，將熔煉后熔融金屬進行霧化制粉； 所述霧化制粉是利用高壓氮氣或水沖擊熔融液態金屬流，使其霧化成金屬小液滴，隨后冷卻獲得粉末。氮氣壓強在0. 5-10MPa之間。
第三步，將霧化獲得的粉末經預氧化； 所述預氧化，其中氣體壓力在O. l-3MPa之間，溫度在45(TC -850°〇之間，氧化時間在lh-10h之間; 第四步，采用硝酸或鹽酸清洗第三步獲得的粉末。
所述硝酸或鹽酸，其質量比濃度為5% _20%。
所述清洗，其時間為5分鐘-10分鐘。
所述硝酸或鹽酸與粉末的質量比在i : i-i : 5之間。 第五步，將第四步得到的粉末在空氣中干燥。 所述干燥，其溫度為90°C _150°C，時間為12h-24h。 第六步，將第五步得到的粉末等靜壓制成坯體； 所述等靜壓壓強在100MPa-500MPa之間。 第七步，將等靜壓獲得的坯體在氧氣氣氛下燒結； 所述燒結，其溫度在600°C -90(TC，燒結時間在2h-10h之間。 第八步，將燒結后坯體進行熱壓； 所述熱壓溫度為400 °C -900 °C ，熱壓壓力為300MPa-700MPa，熱壓時間為lmin-30min。 第九步，將熱壓后坯體進行熱擠壓獲得線材或帶材。 所述熱擠壓，其中坯體加熱溫度在60(TC -900°〇，擠壓比在10-400之間，擠壓速度為5cm/min-8cm/min，擠壓模具預熱溫度100°C _500°C 。 本發明銀氧化錫材料制備方法中，所述AgSn02材料中Sn02含量可以在3_18%重量比之間。 本發明由于預氧化方法與表面處理方法相結合，可以有效消除Sn(^顆粒包裹Ag金屬的現象，經過表面處理之后粉末表面產生一層塑性能力強的合金層，使得在后續的粉末冶金致密化過程中，粉末顆粒之間由于合金層塑性變形作用而容易結合。并且可以消除在Ag-Sn02材料中Sn02顆粒隔離帶聚集的不理想組織結構現象，Sn02顆粒聚集隔離帶的存在很大程度影響材料的加工性能，使得材料在后續加工中容易出現斷裂現象。所以采用本發明制備Ag-Sn02材料可以有效解決Ag-Sn02材料加工困難的難題，從而提高材料成品率，降低材料生產成本。


圖1為本發明的方法流程圖
具體實施例方式
以下結合附圖對本發明的實施例作一詳細描述，以下的實施例只是作為理解本發明技術方案之用，并不是用于限定本發明的范圍。 如圖1所示，用于示意本發明以下實施例的方法流程。本發明方法適用于現有的氧化錫增強銀基電觸頭材料的制備，對于材料的具體組成不屬于本發明的創新內容。
實施例一以制備Ag_18Sn02材料為例 1、稱取18Kg銀錠，3. 4Kg Sn，置于中頻感應爐中熔煉。熔煉溫度為950°C ;
2、然后霧化制粉，即用高壓氮氣將熔融金屬液流沖擊霧化成金屬小液滴，隨即冷卻獲得粉末；氮氣壓強為10MPa ; 3、將霧化制得粉末裝入高壓容器中加熱至85(TC預氧化，氧氣壓力為0. lMPa，氧化10h ; 4、將氧化后的粉末用質量比濃度為5%的鹽酸酸洗，清洗時間為IO分鐘，鹽酸質量粉末質量=i:i，即鹽酸重量為18+4 = 22kg。 5、將清洗后的粉末在空氣中進行干燥。干燥溫度為15(TC，時間為12h。
6、將氧化好的粉末在等靜壓100MPa下壓制成坯體；
7、隨后在氧氣氣氛90(TC燒結10h ; 8、將燒結后的坯體在40(TC，700MPa壓力下熱壓，熱壓時間為1分鐘；9、將熱壓后坯體進行熱擠壓，熱擠壓溫度90(TC，模具預熱溫度為50(TC，擠壓比
為400，擠壓速度5cm/min。 通過上述工藝即可獲得彌散分布的Ag_18Sn02材料，在后續正常拉拔或軋制過程 中無斷絲或開裂現象，所獲得材料性能抗拉強度為450MPa，電阻率為3. 4 ii Q . cm，硬度為 145HV。 實施例二以制備Ag_3Sn02材料為例 1、稱取25Kg銀錠，O. 6Kg Sn，置于中頻感應爐中熔煉。熔煉溫度為1300°C ;
2、然后霧化制粉，即用高壓氮氣將熔融金屬液流沖擊霧化成金屬小液滴，隨即冷 卻獲得粉末；氮氣壓強為0. 5MPa ; 3、將霧化制得粉末裝入高壓容器中加熱至45(TC預氧化，氧氣壓力為3MPa，氧化 lh ; 4、將氧化后的粉末用質量比濃度為20%的鹽酸酸洗，清洗時間為5分鐘，鹽酸質
量粉末質量=1:5，鹽酸重量為(25+1) X 1/5 = 5. 2kg。 5、將清洗后的粉末在空氣中進行干燥。干燥溫度為90°C，時間為24h。 6、將氧化好的粉末在等靜壓500MPa下壓制成坯體； 7、隨后在氧氣氣氛600。C燒結2h ; 8、將燒結后的坯體在900。C，300MPa壓力下熱壓，熱壓時間為30分鐘； 9、將熱壓后坯體進行熱擠壓，熱擠壓溫度60(TC，模具預熱溫度為IO(TC，擠壓比
為IO，擠壓速度8cm/min。 通過上述工藝即可獲得彌散分布的Ag-3Sn(^材料，在后續正常拉拔或軋制過程 中無斷絲或開裂現象，所獲得材料性能抗拉強度為200MPa，電阻率為1.8ii Q.cm，硬度為 70HV。 實施例三以制備Ag_10Sn02材料為例 1、稱取18Kg銀錠，1. 5Kg Sn，置于中頻感應爐中熔煉。熔煉溫度為IIO(TC ;
2、然后霧化制粉，即用高壓氮氣將熔融金屬液流沖擊霧化成金屬小液滴，隨即冷 卻獲得粉末；氮氣壓強為4MPa ; 3、將霧化制得粉末裝入高壓容器中加熱至65(TC預氧化，氧氣壓力為2MPa，氧化 5h ; 4、將氧化后的粉末用質量比濃度為10%的鹽酸酸洗，清洗時間為8分鐘，鹽酸質 量粉末質量=1 : 3，即(18+2) X 1/3 = 6. 7kg鹽酸。 5、將清洗后的粉末在空氣中進行干燥。干燥溫度為IO(TC，時間為18h。
6、將氧化好的粉末在等靜壓300MPa下壓制成坯體；
7、隨后在氧氣氣氛80(TC燒結6h ; 8、將燒結后的坯體在70(TC，500MPa壓力下熱壓，熱壓時間為15分鐘；
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9、將熱壓后坯體進行熱擠壓，熱擠壓溫度70(TC，模具預熱溫度為40(TC，擠壓比 為300，擠壓速度6cm/min。 通過上述工藝即可獲得彌散分布的Ag-10Sn02材料，在后續正常拉拔或軋制過程 中無斷絲或開裂現象，所獲得材料性能抗拉強度為300MPa，電阻率為2. 8 ii Q . cm，硬度為 125HV。 實施例四以制備Ag_12Sn02材料為例 1、稱取17. 5Kg銀錠，2. OKg Sn，置于中頻感應爐中熔煉。熔煉溫度為1050°C ;
2、然后霧化制粉，即用高壓氮氣將熔融金屬液流沖擊霧化成金屬小液滴，隨即冷 卻獲得粉末；氮氣壓強為2MPa ; 3、將霧化制得粉末裝入高壓容器中加熱至75(TC預氧化，氧氣壓力為lMPa，氧化 8h ; 4、將氧化后的粉末用質量比濃度為15%的鹽酸酸洗，清洗時間為6分鐘，鹽酸質 量粉末質量=1 : 2，即(17. 5+2. 5) X 1/2 = 10kg鹽酸。 5、將清洗后的粉末在空氣中進行干燥。干燥溫度為IO(TC，時間為20h。
6、將氧化好的粉末在等靜壓400MPa下壓制成坯體；
7、隨后在氧氣氣氛85(TC燒結7h ; 8、將燒結后的坯體在60(TC，600MPa壓力下熱壓，熱壓時間為10分鐘； 9、將熱壓后坯體進行熱擠壓，熱擠壓溫度75(TC，模具預熱溫度為30(TC，擠壓比
為200，擠壓速度7cm/min。 通過上述工藝即可獲得彌散分布的Ag_12Sn02材料，在后續正常拉拔或軋制過程 中無斷絲或開裂現象，所獲得材料性能抗拉強度為350MPa，電阻率為3. 5ii Q. cm，硬度為 145HV。 實施例五以制備Ag_5Sn02材料為例 1、稱取19Kg銀錠，O. 7Kg Sn，置于中頻感應爐中熔煉。熔煉溫度為1150°C ;
2、然后霧化制粉，即用高壓氮氣將熔融金屬液流沖擊霧化成金屬小液滴，隨即冷 卻獲得粉末；氮氣壓強為lMPa ; 3、將霧化制得粉末裝入高壓容器中加熱至65(TC預氧化，氧氣壓力為3MPa，氧化 3h ; 4、將氧化后的粉末用質量比濃度為15%的鹽酸酸洗，清洗時間為10分鐘，鹽酸質
量粉末質量=i : 2，即(19+1) x 1/2 = iokg鹽酸。 5、將清洗后的粉末在空氣中進行干燥。干燥溫度為IO(TC，時間為24h。
6、將氧化好的粉末在等靜壓300MPa下壓制成坯體；
7、隨后在氧氣氣氛85(TC燒結5h ; 8、將燒結后的坯體在60(TC，700MPa壓力下熱壓，熱壓時間為15分鐘； 9、將熱壓后坯體進行熱擠壓，熱擠壓溫度65(TC，模具預熱溫度為30(TC，擠壓比
為250，擠壓速度6cm/min。 通過上述工藝即可獲得彌散分布的Ag-5Sn(^材料，在后續正常拉拔或軋制過程 中無斷絲或開裂現象，所獲得材料性能抗拉強度為240MPa，電阻率為2. OP Q. cm，硬度為 75HV。
權利要求
一種氧化錫增強銀基電觸頭材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟第一步，將銀錠與Sn金屬塊依據所需制備材料成分比例置于熔煉爐中熔煉；第二步，將熔煉后熔融金屬進行霧化制粉；第三步，將霧化獲得的粉末經預氧化；第四步，采用硝酸或鹽酸清洗第三步獲得粉末；第五步，將第四步得到的粉末在空氣中干燥；第六步，將第五步得到的粉末等靜壓制成坯體；第七步，將等靜壓獲得的坯體在氧氣氣氛下燒結；第八步，將燒結后坯體進行熱壓；第九步，將熱壓后坯體進行熱擠壓獲得線材或帶材。
2. 根據權利要求1所述的氧化錫增強銀基電觸頭材料的制備方法，其特征在于，第一 步中，所述熔煉，熔煉溫度為950-130(TC之間。
3. 根據權利要求1所述的氧化錫增強銀基電觸頭材料的制備方法，其特征在于，第二 步中，所述霧化制粉是利用高壓氮氣或水沖擊熔融液態金屬流，使其霧化成金屬小液滴，隨 后冷卻獲得粉末，其中氮氣壓強在0. 5-10MPa之間。
4. 根據權利要求1所述的氧化錫增強銀基電觸頭材料的制備方法，其特征在于，第三 步中，所述預氧化，其中氣體壓力在O. l-3MPa之間，溫度在45(TC _8501:之間，氧化時間在 lh-10h之間。
5. 根據權利要求1所述的氧化錫增強銀基電觸頭材料的制備方法，其特征在于，第四 步中，所述清洗，其時間為5-10分鐘，清洗所用硝酸或鹽酸質量濃度為5%-20%，酸粉末的質量比在i : i-i : 5之間。
6. 根據權利要求1所述的氧化錫增強銀基電觸頭材料的制備方法，其特征在于，第五 步中，所述干燥，其時間為12-24h，溫度為90-150°C。
7. 根據權利要求1所述的氧化錫增強銀基電觸頭材料的制備方法，其特征在于，第六 步中，所述等靜壓壓強在100-500MPa之間。
8. 根據權利要求1所述的氧化錫增強銀基電觸頭材料的制備方法，其特征在于，第七 步中，所述燒結溫度在600-90(TC，燒結時間在2h-10h之間。
9. 根據權利要求1所述的氧化錫增強銀基電觸頭材料的制備方法，其特征在于，第八 步中，所述熱壓溫度為400-90(TC，熱壓壓力為300-700MPa，熱壓時間為lmin-30min。
10. 根據權利要求1所述的氧化錫增強銀基電觸頭材料的制備方法，其特征在于，第 九步中，所述熱擠壓，其中坯體加熱溫度在600-90(TC，擠壓比在10-400之間，擠壓速度為 5-8cm/min，擠壓模具預熱溫度100-500°C 。
11. 根據權利要求1所述的氧化錫增強銀基電觸頭材料的制備方法，其特征在于，所述 氧化錫增強銀基電觸頭材料中Sn02重量比含量在3-18%之間。
全文摘要
本發明公開一種氧化錫增強銀基電觸頭材料的制備方法，首先采用Ag-Sn合金粉末預氧化，然后對預氧化后的Ag-Sn合金粉末進行表面處理，使粉末能夠獲得一層塑性較好的表面合金層，再結合后續粉末致密化手段獲得銀氧化錫材料。本發明可以減少SnO2顆粒包裹Ag金屬現象的出現，消除SnO2顆粒隔離帶的產生，從而有利于解決Ag-SnO2材料后需加工困難的問題，提高Ag-SnO2的加工性能，降低生產成本。采用本發明方法制備的銀氧化錫材料SnO2顆粒增強相彌散分布，有良好的力學和電接觸性能。
文檔編號H01H11/04GK101707155SQ200910196280
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