一種高氧化錫含量銀基片狀電觸頭材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電工材料領(lǐng)域，具體涉及一種高氧化錫含量銀基片狀電觸頭材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]銀氧化錫觸頭材料由于較其它的無鎘銀金屬氧化物表現(xiàn)出更優(yōu)良的抗熔焊性和耐電弧侵蝕性能，是目前環(huán)保型銀金屬氧化物觸頭材料中最有希望取代銀氧化鎘的觸頭材料。然而，銀氧化錫觸頭材料要想完全取代銀氧化鎘觸頭材料仍然存在一些需要解決的問題。其中最突出的問題即為成本。而要進(jìn)一步降低其成本的一個(gè)重要技術(shù)方向是提高金屬氧化物的含量比例，由此可以降低銀的含量，從而降低其成本。因此，使用和制造高氧化物含量觸頭材料成為電觸頭材料客戶和生產(chǎn)廠家的重要研發(fā)方向。
[0003]目前公知的銀氧化錫電觸頭材料的制造方法有混粉法、化學(xué)法、內(nèi)氧化法和預(yù)氧化法等，其中內(nèi)氧化法和預(yù)氧化法在銀氧化錫觸頭材料制備過程中得到大規(guī)模應(yīng)用。內(nèi)氧化法難以制備高氧化物含量銀氧化錫觸頭材料，為保證內(nèi)氧化順利進(jìn)行必須添加價(jià)格昂貴的In元素來促進(jìn)內(nèi)氧化，且內(nèi)氧化后在材料內(nèi)部存在貧氧化物區(qū)，厚度大產(chǎn)品內(nèi)氧化周期長。預(yù)氧化法制備銀氧化錫觸頭材料材料組織均勻，氧化物顆粒細(xì)小，例如，公告號為CN101202170 B、CN 102509654 A、CN101649399 B、CN102268583A 的中國發(fā)明均采用該方法制備銀氧化錫觸頭材料。
[0004]關(guān)于粉末預(yù)氧化法制備銀氧化錫電觸頭材料，具體有如下幾個(gè)文獻(xiàn)涉及到上述內(nèi)容。
[0005](I)《銀氧化錫電接觸材料的制備方法》CN101649399 B ；
(2)《一種細(xì)化銀氧化錫氧化銦晶粒的制備方法》CN102820153 A
(3)《一種銀氧化錫電接觸材料的制備方法》CN102312119 B;
(4)《一種銀氧化錫電接觸材料的制備方法》CN102268583 A;
(5)《一種銀氧化錫材料的制備方法》CN102925783 A ；
(6)《細(xì)顆粒氧化錫增強(qiáng)銀基電觸頭材料的制備方法》CN101707153 B。
[0006](7)《一種合金粉末錠高壓氧化制備銀氧化錫觸頭材料的方法》CN 104263991A。
[0007]文獻(xiàn)I公開的銀氧化錫電接觸材料制備方法中，采用機(jī)械合金化與預(yù)氧化相結(jié)合的工藝，使銀錫合金粉末球磨過程中實(shí)現(xiàn)預(yù)氧化，并在后續(xù)等靜壓壓錠后繼續(xù)氧化，縮短銀錫合金氧化時(shí)間，改善Sn02分布。
[0008]文獻(xiàn)2、3公開的銀氧化錫電接觸材料制備方法中，采用合金粉末等靜壓、燒結(jié)擠壓制備合金絲材或板材，再經(jīng)過內(nèi)氧化處理制備出銀氧化錫絲材或片材。
[0009]文獻(xiàn)4公開的銀氧化錫電接觸材料制備方法中，錫和添加物熔煉霧化成錫合金粉末，然后氧化成錫氧化物復(fù)合粉末，與銀粉混合后壓錠、擠壓加工成銀氧化錫線材。
[0010]文獻(xiàn)5公開的銀氧化錫電接觸材料制備方法中，將按一定比例配制好的材料熔化后，在霧化制粉工序中同時(shí)完成粉末氧化，提高了材料后續(xù)的加工性能。
[0011]文獻(xiàn)6公開的銀氧化錫電接觸材料制備方法，將銀錫合金粉末氧化與球磨分散過程同步進(jìn)行，在氧氣氣氛和巨大球磨能力的共同作用下，縮短氧化時(shí)間，獲得了亞微米或納米氧化錫顆粒增強(qiáng)的銀基復(fù)合材料，結(jié)合后續(xù)加工成銀氧化錫觸頭材料。
[0012]文獻(xiàn)7公開的銀氧化錫電接觸材料制備方法，將合金粉末壓錠預(yù)燒結(jié)后，在高氧壓下進(jìn)行氧化，擠壓后即得觸點(diǎn)材料。該工藝目的是提高顆粒粉末之間的結(jié)合強(qiáng)度，改善銀氧化錫材料組織的均勻性。
[0013]粉體氧化是制備組織優(yōu)良、性能良好的銀氧化錫觸頭材料的關(guān)鍵，故上述文獻(xiàn)所公開的制備方法的均集中在粉體氧化工藝的改進(jìn)。粉末比表面能大，在高溫下可快速氧化成彌散分布的銀氧化物顆粒，其氧化效率較合金絲材、合金片材大大提高。然而，快速氧化后的合金粉末，氧化錫顆粒細(xì)小，且易在合金粉末的邊界處偏聚。根據(jù)奧羅萬強(qiáng)化機(jī)制，基體中彌散分布的細(xì)小氧化物顆粒在材料加工過程中產(chǎn)生強(qiáng)烈的加工硬化效應(yīng)，從而導(dǎo)致材料加工性能較差。當(dāng)氧化物總量低于12%時(shí)，粉體氧化法制備銀氧化錫材料尚可加工，材料的延伸率約為10-18% (軟態(tài));當(dāng)氧化物總量高于12%，材料在熱乳和冷乳過程中開裂嚴(yán)重，表現(xiàn)出極差，延伸率低于10% (軟態(tài))。上述的文獻(xiàn)對粉體氧化材料加工性差的問題未有提及或未能得到根本解決。因此有必要對此進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)和研發(fā)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]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，而提供一種銀氧化錫電接觸材料的制備方法，采用該方法制備出的銀氧化錫電接觸材料，具有金屬氧化物含量高、金屬氧化物顆粒均勻粗大、加工性能好、組織均勻的特點(diǎn)。
[0015]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明按如下技術(shù)方案進(jìn)行:
所制備的電觸頭材料，按重量百分比計(jì)，包括以下組分:
氧化錫10?18%，
氧化銅、氧化祕、氧化鋅和氧化鋪的兩種或兩種以上，其總含量為0.2?2.5% ；
余M為銀。
[0016]進(jìn)一步設(shè)置是制備上述組分的電觸頭材料的方法包括以下工序:
(O按照一定配比熔煉合金并霧化制粉；
(2)粉末冷等靜壓壓制；
(3)壓坯低溫?zé)Y(jié)和破碎成塊；
(4)塊體氧化；
(5)塊體破碎和模壓成型；
(6)壓錠熱壓燒結(jié)；
(7)擠壓成板；
(8)后續(xù)乳制、沖制和后處理即得片材成品。
[0017]進(jìn)一步設(shè)置是步驟(I)中霧化合金粉末粒度為-120目及以下。
[0018]進(jìn)一步設(shè)置是步驟(2)中冷等靜壓壓力為50_300MPa。
[0019]進(jìn)一步設(shè)置是步驟(3)中所述燒結(jié)為200-500°C低溫?zé)Y(jié)，時(shí)間為2_6h，保護(hù)氣氛為氬氣和氫氣的任一種；所述破碎顆粒尺寸為1X 1X 1mm顆?；颚?1mm的塊狀顆粒。
[0020]進(jìn)一步設(shè)置是步驟(4)中所述氧化是在空氣中進(jìn)行，采用先低溫-中溫-高溫的階梯氧化工藝，時(shí)間為2-20h，其中低溫200-400°C，中溫550_750°C，高溫800_900°C。
[0021]進(jìn)一步設(shè)置是步驟(5)中所述破碎后顆粒尺寸小于2mm ;所述模壓成型壓力為30-80MPa。
[0022]進(jìn)一步設(shè)置是步驟(6)中所述熱壓燒結(jié)溫度700_920°C，熱壓壓力為80_120MPa。
[0023]本發(fā)明還提供一種高氧化錫含量銀基片狀電觸頭材料，包括以下組分:按重量百分比計(jì)，其總的金屬氧化物含量14wt%以上，具體包括以下組分:
氧化錫10?18% ;
氧化銅、氧化鉍、氧化鋅和氧化銻的兩種或兩種以上，其占總含量為0.2?2.5% ；
余量為銀。
[0024]本發(fā)明所述的片狀銀氧化錫材料制備方法具有如下特點(diǎn):
I)高氧化物含量銀氧化錫材料:在沒有添加促進(jìn)氧化元素銦的條件下，添加少量的銅、鉍、鋅、銻等元素，可促進(jìn)高錫含量合金粉末塊體的充分氧化，提高電觸頭材料的抗電弧燒蝕性能，并使氧化物總量達(dá)到14wt%以上。而同樣含量的合金板材是無法用內(nèi)氧化方法實(shí)現(xiàn)的。
[0025]2)氧化物顆粒粗大:添加少量的鉍、銻等元素，氧化后形成的低熔點(diǎn)的氧化物，高溫?zé)釅簾Y(jié)過程極易粗化長大；采用塊狀顆粒氧化的工藝，通過控制塊體顆粒尺寸大小降低粉末的比表面能，從而降低了粉末氧化速度，氧化物顆粒得到充分長大，從而獲得了氧化物顆粒粗大的銀氧化錫材料。
[0026]3)材料加工性能優(yōu)異:具有粗大氧化物顆粒的銀氧化錫材料，大大降低了氧化物的彌散強(qiáng)化效果，從而較大程度改善了材料的加工性能，材料的延伸率可達(dá)25%。在后續(xù)的熱乳、冷乳過程中，變形量超過40%也未發(fā)生開裂或斷裂現(xiàn)象，材料的成品率大大提高。
[0027]4)工藝清潔、組織均勻:合金粉末塊體一氧化一破碎模壓一擠壓，避免了常規(guī)工藝中粉體氧化過程易氧化物聚集和易被污染情況的發(fā)生；采用低溫-中溫-高溫的氧化工藝，使材料氧化過程產(chǎn)生的應(yīng)力逐步釋放，避免氧化開裂和分層現(xiàn)象的產(chǎn)生，獲得了組織均勻的材料。
[0028]下面結(jié)合說明書附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步介紹。