專利名稱：一種細(xì)化銀氧化錫晶粒的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬基復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種細(xì)化銀氧化錫晶粒的制備方法。
背景技術(shù)：
銀氧化錫電觸頭材料主要應(yīng)用于繼電器、接觸器、馬達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)、開(kāi)關(guān)等電器開(kāi)關(guān)中。該種材料是目前在低壓電器中常用的環(huán)保材料之一。隨著繼電器的小型化發(fā)展以及電器的壽命要求以及抗大電流的提高等等苛刻要求，各材料制備廠家為了提高材料的抗熔焊性和抗燒損型，大家各顯神通，主要制造方法有預(yù)氧化法、內(nèi)氧化、傳統(tǒng)的混粉法以及化學(xué)法等制備方法。這些方法各有各的優(yōu)勢(shì)，傳統(tǒng)的混粉法添加物的添加種類不受限制，但其制備的材料的致密性不高，氧化物顆粒粗大，容易形成氧化物聚集，傳統(tǒng)內(nèi)氧化法晶界大，氧化物貧瘠區(qū)與富集區(qū)明顯，容易出現(xiàn)氧化不完全現(xiàn)象。目前提高銀氧化錫電觸頭材料的抗熔焊性一般都是通過(guò)不同的工藝方法，添加一種或幾種不同的添加物。具體有如下幾個(gè)文獻(xiàn)涉及到上述內(nèi)容1)申請(qǐng)?zhí)枮镃N02146696. 3的中國(guó)專利《納米銀氧化錫電觸頭及其制備方法》公開(kāi)的制備方法；2)申請(qǐng)?zhí)枮镃N03114863. 8的中國(guó)專利《一種銀氧化錫電觸頭的制備方法》公開(kāi)的制備方法；3)上海有色金屬雜志2007年3期中公開(kāi)的《添加物對(duì)銀氧化錫納米晶電觸頭材料性能的研究》；4)申請(qǐng)?zhí)枮镃N201010558978. I的中國(guó)專利《制備方法銀鎳電觸頭材料晶粒細(xì)化工藝以及銀氧化錫電觸頭材料的細(xì)化工藝》中公開(kāi)的制備方法。上述文獻(xiàn)I)和3)分別通過(guò)化學(xué)鍍參雜TiO2，稀土元素來(lái)達(dá)到細(xì)化晶粒效果和在銀氨溶液把氧化錫顆粒包覆的方法，這兩種均屬于化學(xué)方法，該方法所制備的材料強(qiáng)度低，致密性差。文獻(xiàn)2)采用霧化(預(yù)氧化)法制備材料，該方法不同的氧化狀態(tài)材料表現(xiàn)出不同的特性，并且氧化物含量高，其加工性能很差。文獻(xiàn)4)是通過(guò)鐓粗和多次擠壓處理來(lái)達(dá)到細(xì)化晶粒的目的，主要是通過(guò)大的變形等物理方法的手段來(lái)破碎增強(qiáng)相，細(xì)化增強(qiáng)項(xiàng)的晶粒。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，提供了一種細(xì)化銀氧化錫晶粒的制備方法；該制備方法對(duì)銀氧化錫復(fù)合材料的組織進(jìn)行細(xì)化，通過(guò)增加合金材料的位錯(cuò)，降低了氧化過(guò)程中的氧化能壘，使得晶界和晶粒細(xì)化，從而提高了銀氧化錫電觸頭材料的抗熔焊性。本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種細(xì)化銀氧化錫晶粒的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(I)將Ag和Sn進(jìn)行水霧化，或者將Ag、Sn和添加物進(jìn)行水霧化，得到AgSn粉；所述添加物為IruBi和Cu中的一種或多種；所述AgSn粉中Ag的重量含量為86%_95%，In的重量含量為0. 0%_6%，Bi的重量含量為0. 0%-2. 3%，Cu的重量含量為0. 0%-1% ;余量為Sn ；(2)將AgSn粉與氧化粉混合，得到AgSn混合粉；所述氧化粉為WO3粉、MoO3粉、SnO2粉、Bi2O3粉和CuO粉中的一種或多種；(3 )將AgSn混合粉經(jīng)等靜壓壓制成AgSn錠；(4)將AgSn錠擠壓成AgSn絲材,拉拔至01.2-02.Omm，然后進(jìn)行絲材氧化；(5)對(duì)氧化后的絲材進(jìn)行沖斷、擠壓、拉拔成AgSnO2絲材。本發(fā)明的進(jìn)一步設(shè)置在于，所述的步驟(I)中水霧化采用的水壓為30Mpa_40Mpa。本發(fā)明的進(jìn)一步設(shè)置在于，步驟(2)中所述氧化粉在AgSn混合粉中的重量含量為
0.2%-1. 5%。 本發(fā)明的進(jìn)一步設(shè)置在于，所述的步驟(3)中的等靜壓壓力為100Mpa_180Mpa，保壓時(shí)間為10s-30s，錠子直徑尺寸為80cm-108cm。本發(fā)明的進(jìn)一步設(shè)置在于，所述步驟(4)包含以下子步驟(a)將AgSn錠擠壓成.丨'丨:抒05mm-08mm的絲材；(b)將絲材拉拔至 01.2-02.Omm:(c)對(duì)絲材沖斷至15mm-30mm長(zhǎng)；(d)在氧壓為0. 6MPa-2Mpa的氧氣氣氛下熱處理后，進(jìn)行絲材氧化；氧化工藝參數(shù)為2000C _500°C，氧化時(shí)間I小時(shí)-5小時(shí)，升溫至7000C _850°C，氧化時(shí)間20小時(shí)-30小時(shí)。本發(fā)明的進(jìn)一步設(shè)置在于，所述的步驟(5)包含以下子步驟(A)將氧化后的絲材用清水清洗0. 5小時(shí)；(B)在 8300C _870°C下退火 I 小時(shí)-I. 5 小時(shí)；(C)用液壓機(jī)壓成錠坯，對(duì)錠坯進(jìn)行1-2次復(fù)壓獲得085mm-0108mm；(D)在800°C-900°C溫度下燒結(jié)3小時(shí)-4小時(shí)，擠壓成直徑為05mm-08mm,
拉拔成相應(yīng)規(guī)格的絲材。與以往Ag\Sn\In\Bi\Cu多種元素形成合金相澆鑄成AgSn錠，擠壓成絲材，然后進(jìn)行內(nèi)氧化的制備方法相比，本發(fā)明所述的細(xì)化銀氧化錫晶粒的制備方法，通過(guò)制備由多種元素組成的AgSn混合粉，增加了混合粉的含氧量，并等靜壓成AgSn錠，之后擠壓成AgSn絲材；可使AgSn絲材的含氧量多，位錯(cuò)多；之后再進(jìn)行絲材氧化，可使其氧化能壘降低，晶界和晶粒細(xì)化；由于晶界越小，氧化物顆粒在銀基體上分布越均勻，氧化物顆粒越細(xì)小，其抗熔焊性能越好，同時(shí)還可降低氧化不退的風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明還通過(guò)混粉工藝(即將AgSn粉與WO3粉、MoO3粉、SnO2粉、Bi2O3粉和CuO粉混合)加入了微量異質(zhì)相，進(jìn)一步的降低了氧化能壘，加速了氧化速度，從而形成細(xì)化的晶界和晶粒；同時(shí)通過(guò)這種方式來(lái)加入很難通過(guò)熔煉加入的添加物，可以改善材料的潤(rùn)濕性，提高材料電性能的穩(wěn)定性，這是因?yàn)闊岱€(wěn)定性高的氧化物一般與熔融Ag的潤(rùn)濕性差，繼電器的開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的電弧放電導(dǎo)致觸點(diǎn)表面的一部分溶解時(shí)，出現(xiàn)銀基體與氧化物分離的現(xiàn)象，出現(xiàn)富銀區(qū)和氧化物聚集區(qū)。本發(fā)明通過(guò)混粉法加入WO3粉、MoO3粉、Bi2O3粉和CuO粉一種或幾種另一個(gè)作用是潤(rùn)濕銀與SnO2或In2O3接觸界面，將銀與SnO2或In2O3的分離分離抑制到最小程度，在之后的開(kāi)關(guān)動(dòng)作中，可以維持良好的耐熔焊性和接觸電阻穩(wěn)定性。


圖I為本發(fā)明所述制備方法的工藝流程圖2為實(shí)施例一中采用內(nèi)氧化工藝氧化后的金相圖；圖3為實(shí)施例一采用本發(fā)明工藝氧化后的金相圖；圖4為銀含量為90%的AgSnO2In2O3的采用內(nèi)氧化工藝的金相圖；圖5為實(shí)施例二采用本發(fā)明工藝氧化后的金相圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合圖I和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體的描述，只用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定，該領(lǐng)域的技術(shù)工程師可根據(jù)上述發(fā)明的內(nèi)容對(duì)本發(fā)明作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。實(shí)施例一將99. 99%的銀板、99. 5%的Sn錠，99. 97%的In，99. 9%的Cu錠按照重量比例86:7:6 :1，在中頻爐中合金化后經(jīng)30MPa的水壓霧化成AgSn粉，過(guò)300目篩，篩下物加入1%Mo03和0. 2%Bi203在三維混粉機(jī)混粉2小時(shí)，混合粉在IOOMa在等靜壓機(jī)中保壓30s，得到直徑95mm-105mm的錠子,在直徑為IlOmm的擠壓成直徑為5mm的AgSn合金絲材，拉拔至直徑為2. Omm后，沖斷絲材15mm-30mm長(zhǎng)，在氧化工藝參數(shù)200°C _250°C下，氧化5小時(shí)，7000C _750°C，氧化20小時(shí)，全程氧壓2MPa ;判斷端口氧化完全后，再對(duì)氧化后的絲材在滾筒中清水清洗半小時(shí)，在830°C _870°C下退火I小時(shí)-I. 5小時(shí)，用液壓機(jī)壓成錠坯，對(duì)錠坯進(jìn)行1-2次復(fù)壓獲得85mm-108mm，在800°C _900°C溫度下燒結(jié)3小時(shí)-4小時(shí)，擠壓成直徑為05mm-08mm,拉拔直徑絲材少1.88。圖2為采用內(nèi)氧化工藝氧化后金相圖，可見(jiàn)其晶界少，氧化物顆粒粗大；圖3為采用本實(shí)施例中的工藝氧化后的金相圖，可見(jiàn)其氧化物顆粒細(xì)小。表I中為采用本發(fā)明制備方法制備的銀氧化錫電觸頭材料與采用現(xiàn)有技術(shù)中的內(nèi)氧化工藝制備的銀氧化錫電觸頭材料的參數(shù)對(duì)比表。由表I可知，采用本發(fā)明制備方法制備的銀氧化錫電觸頭材料硬度上有所降低，并且塑性更好，材料的加工性更好。表I
權(quán)利要求
1.一種細(xì)化銀氧化錫晶粒的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)將Ag和Sn進(jìn)行水霧化，或者將Ag、Sn和添加物進(jìn)行水霧化，得到AgSn粉；所述添加物為In、Bi和Cu中的一種或多種； 所述AgSn粉中Ag的重量含量為86%-95%，In的重量含量為O. 0%_6%，Bi的重量含量為O.0%-2. 3%, Cu的重量含量為O. 0%-1% ;余量為Sn ； (2)將AgSn粉與氧化粉混合，得到AgSn混合粉；所述氧化粉為WO3粉、MoO3粉、SnO2粉、Bi2O3粉和CuO粉中的一種或多種； (3)將AgSn混合粉經(jīng)等靜壓壓制成AgSn錠； (4)將AgSn錠擠壓成AgSn絲材，拉拔至01.2-02.Omni，再?zèng)_斷，然后進(jìn)行絲材氧化； (5)對(duì)氧化后的絲材進(jìn)行壓錠擠壓，并拉拔成AgSnO2絲材。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種細(xì)化銀氧化錫晶粒的制備方法，其特征在于所述的步驟(I)中水霧化采用的水壓為30Mpa-40Mpa。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種細(xì)化銀氧化錫晶粒的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述氧化粉在AgSn混合粉中的重量含量為O. 2%-1. 5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種細(xì)化銀氧化錫粒制備方法，，其特征在于所述的步驟(3)中的等靜壓壓力為100Mpa-180Mpa，保壓時(shí)間為10s_30s，錠子直徑尺寸為80cm_108cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種細(xì)化銀氧化錫晶粒制備方法，其特征在于所述步驟(4)包含以下子步驟 (a)將AgSn錠擠壓成直抒05mm-08mm的絲材； (b)將絲材拉拔至01.2-02.Ornm; (c)對(duì)絲材沖斷至15mm-30_長(zhǎng)； Cd)在氧壓為O. 6MPa-2Mpa的氧氣氣氛下熱處理后，進(jìn)行絲材氧化；氧化工藝參數(shù)為2000C _500°C，氧化時(shí)間I小時(shí)-5小時(shí)，升溫至7000C _850°C，氧化時(shí)間20小時(shí)-30小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種細(xì)化銀氧化錫晶粒制備方法，其特征在于所述的步驟(5)包含以下子步驟 (A)將氧化后的絲材用清水清洗O.5小時(shí)； (B)在8300C_870°C下退火I小時(shí)-I. 5小時(shí)； (C)用液壓機(jī)壓成錠坯，對(duì)錠坯進(jìn)行1-2次復(fù)壓獲得085rnm-01O8mm; (D)在800°c-900°c溫度下燒結(jié)3小時(shí)-4小時(shí)，擠壓成直徑為05mm-08mm，拉拔成相應(yīng)規(guī)格的絲材。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種細(xì)化銀氧化錫晶粒的制備方法，包括(1)將Ag和Sn進(jìn)行水霧化，或者將Ag、Sn和添加物進(jìn)行水霧化，得到AgSn粉；(2)將AgSn粉與氧化粉混合，得到AgSn混合粉；(3)將AgSn混合粉經(jīng)等靜壓壓制成AgSn錠；(4)將AgSn錠擠壓成AgSn絲材，拉拔、沖斷，然后進(jìn)行絲材氧化；(5)對(duì)氧化后的絲材進(jìn)行壓錠擠壓，并拉拔成AgSnO2絲材。與以往Ag\Sn\Cu多種元素形成合金相澆鑄成AgSn錠，擠壓成絲材，然后進(jìn)行內(nèi)氧化的制備方法相比，本發(fā)明可使AgSn絲材的含氧量多，位錯(cuò)多；之后再進(jìn)行絲材氧化，可使其氧化能壘降低，晶界和晶粒細(xì)化；由于晶界越小，氧化物顆粒在銀基體上分布越均勻，氧化物顆粒越細(xì)小，其抗熔焊性能越好，同時(shí)還可降低氧化不退的風(fēng)險(xiǎn)。
文檔編號(hào)C22C1/05GK102796914SQ20121029789
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月21日
發(fā)明者顏小芳, 劉立強(qiáng), 柏小平, 萬(wàn)岱, 朱禮兵, 林萬(wàn)煥 申請(qǐng)人:福達(dá)合金材料股份有限公司