高能球磨法促進(jìn)Ag-Sn合金粉氧化的方法
【專利說明】
(一)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及金屬基復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種通過高能球磨法促進(jìn)Ag-Sn合金粉氧化，以制得高含量Sn的Ag-Sn02復(fù)合材料的方法。
(二)
【背景技術(shù)】
[0002 ]銀氧化錫(Ag-Sn02)是以Sn02顆粒為第二相的Ag基復(fù)合材料，具有無毒環(huán)保，良好的抗熔焊及耐電弧燒損性能，是最有希望替代有毒材料銀氧化鎘(Ag-CdO)的新型電觸頭材料，在大容量接觸器、功率繼電器、中小容量低壓斷路器以及汽車電器中得到了廣泛應(yīng)用。
[0003]目前，廣泛使用的Ag-Sn02觸頭材料，主要采用合金內(nèi)氧化法和粉末冶金法生產(chǎn)。內(nèi)氧化法是將Ag同添加金屬熔煉成合金，然后在加工成型之前或之后在氧氣氣氛中加熱到足夠高的溫度，保溫一段時間，使金屬氧化。但是，當(dāng)Sn含量大于5*1:%時，Ag-Sn合金卻很難氧化，這主要是由于Ag-Sn合金表面形成了一層致密的氧化物膜，阻止了氧原子向合金內(nèi)部的擴(kuò)散;粉末冶金法制備Ag-Sn02材料，是將Ag和Sn02及其添加元素放入混料機(jī)中，進(jìn)行不同時間的滾動混粉，使原料粉末充分混合，然后放入模具中沖壓成形、燒結(jié)，成為使用觸點的成型方法，此法具有工藝簡單、成本低、元素含量可控的優(yōu)點。但由于Ag粉和Sn02粉自身的原始晶粒邊界難以消除，致使材料后續(xù)加工性能急劇惡化，材料成品率下降。
[0004]預(yù)氧化合金法是一種在合金內(nèi)氧化工藝和粉末冶金工藝結(jié)合基礎(chǔ)上，新發(fā)展的制造Ag-Sn02觸頭材料的先進(jìn)工藝方法。其主要內(nèi)容，是先將Ag-Sn合金粉氧化，然后再進(jìn)行粉末冶金。所得到的材料具有內(nèi)氧化法和粉末冶金法的優(yōu)點，用合金粉末預(yù)氧化法生產(chǎn)的Ag-Sn02材料，Sn02顆粒在Ag基體中高度分散，組織均勻，材料的耐磨性和抗熔焊性都有很大提高。但是，在不加入促氧化劑In等元素的情況下，高含量Sn的銀錫合金粉仍難以在高壓氧下被完全氧化，而In存儲量極少，價格高，導(dǎo)致其生產(chǎn)成本的增加，限制了預(yù)氧化合金法的進(jìn)一步發(fā)展。因此，需要對其進(jìn)行進(jìn)一步的工藝改進(jìn)。
(三)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種高能球磨法促進(jìn)Ag-Sn合金粉氧化的方法，該方法綠色環(huán)保，成本低，操作簡單，且所采用的原料Ag-Sn合金中Sn的重量百分?jǐn)?shù)可高達(dá)12%。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案。
[0007]—種高能球磨法促進(jìn)Ag-Sn合金粉氧化的方法，所述方法按如下步驟進(jìn)行:
[0008](1)球磨:將Ag-Sn合金粉末和球體加到球磨罐中，再將球墨罐置于球磨機(jī)中，通入保護(hù)氣體，在轉(zhuǎn)速為170?250rpm條件下進(jìn)行球磨5?20h;所述Ag-Sn合金粉末中，Ag的重量百分?jǐn)?shù)為88%?99% ;Sn的重量百分?jǐn)?shù)為1%?12% ；
[0009](2)氧化:將經(jīng)過步驟(1)球磨的Ag-Sn合金粉末放入氧化爐中，在氧壓為1?2MPa，溫度為500?700°C的條件下進(jìn)行氧化20?110h(優(yōu)選70?110h)，即得氧化產(chǎn)物Ag-Sn02復(fù)合材料粉末。
[0010]進(jìn)一步，本發(fā)明可通過將步驟(2)所得氧化產(chǎn)物再次重復(fù)進(jìn)行步驟(1)和步驟(2)的球磨、氧化，重復(fù)操作1?10次后得氧化產(chǎn)物Ag-Sn02復(fù)合材料粉末，使合金中的Sn得到充分的氧化，優(yōu)選重復(fù)次數(shù)為1?3次。
[0011 ]本發(fā)明中，原料Ag-Sn合金粉末可采用本領(lǐng)域常規(guī)的霧化制粉法制得，具體為:將金屬Ag和金屬Sn加熱至熔融，得到金屬熔體，然后采用高壓高速氣流將金屬熔體擊碎，冷卻后即得Ag-Sn合金粉末。
[0012]本發(fā)明所述的步驟(1)中，推薦所述的球磨機(jī)采用瑪瑙球體、瑪瑙球磨罐和行星式球磨機(jī)，并且球磨過程中采用正反15min交替旋轉(zhuǎn)的方式。
[0013]步驟(1)中，優(yōu)選所述球體和Ag-Sn合金粉末的球料質(zhì)量比為10?15:1。
[0014]步驟(1)中，所述的保護(hù)氣體可以為:氮氣、氬氣等惰性氣體。
[0015]具體的，推薦本發(fā)明所述方法按如下步驟進(jìn)行:
[0016](1)球磨:將Ag-Sn合金粉末和球體加到球磨罐中，再將球墨罐置于球磨機(jī)中，通入保護(hù)氣體，在轉(zhuǎn)速為170?250rpm條件下進(jìn)行球磨5?20h;所述Ag-Sn合金粉末中，Ag的重量百分?jǐn)?shù)為88%?99% ;Sn的重量百分?jǐn)?shù)為1%?12% ;所述球體和Ag-Sn合金粉末的球料質(zhì)量比為10?15:1;
[0017](2)氧化:將經(jīng)過步驟(1)球磨的Ag-Sn合金粉末放入氧化爐中，在氧壓為1?2MPa，溫度為500?700°C的條件下進(jìn)行氧化70?110h，得到氧化產(chǎn)物；
[0018](3)重復(fù)球磨、氧化步驟:取步驟(2)所得氧化產(chǎn)物按照步驟(1)的過程再進(jìn)行一次球磨，球磨后放入氧化爐中，升溫至500?700°C，保溫20?30h，在氧壓為1?2MPa的條件下再進(jìn)行一次氧化，得到Ag-Sn02復(fù)合材料粉末。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果表現(xiàn)在:
[0020](1)本發(fā)明在制備Ag-Sn02粉末過程當(dāng)中沒有添加In等貴金屬，成本低；
[0021](2)本發(fā)明原材料Ag-Sn合金中Sn的重量百分?jǐn)?shù)最高可達(dá)12%，至今Sn含量如此高的Ag-Sn02材料未見用此方法制作；
[0022](3)本發(fā)明能夠顯著提高Ag-Sn合金粉末的內(nèi)氧化性能，含Sn重量百分?jǐn)?shù)高達(dá)12%的Ag-Sn合金粉末中，96%的Sn能夠被氧化為Sn〇2。
(四)
【附圖說明】
[0023]圖1是實施例1中制得的Ag-Sn02復(fù)合材料金相顯微鏡照片，放大倍數(shù)200;
[0024]圖2是實施例2中制得的Ag-Sn02復(fù)合材料金相顯微鏡照片，放大倍數(shù)200;
[0025]圖3是實施例3中制得的Ag-Sn02復(fù)合材料金相顯微鏡照片，放大倍數(shù)200;
[0026]圖4是實施例4中制得的Ag-Sn02復(fù)合材料金相顯微鏡照片，放大倍數(shù)200;
[0027]圖5是未經(jīng)處理的Ag-Sn合金XRD照片；
[0028]圖6是實施例4中制得的Ag-Sn02復(fù)合材料XRD照片。
(五)
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于此。
[0030]實施例1
[0031](1)將要制備的合金按設(shè)計好的成分比配料，本次試驗Ag-Sn合金中Ag含量88wt%，Sn含量12wt%。采用霧化制粉法制備Ag-Sn合金粉末。
[0032](2)稱取30g Ag-Sn合金粉末。將其平均加入到2罐瑪瑙球磨罐中，每罐15g，選用瑪瑙球，其中球料質(zhì)量比為10:1，并采用行星式球磨機(jī)，轉(zhuǎn)速170轉(zhuǎn)/分鐘，順時針15分鐘逆時針15分鐘交替旋轉(zhuǎn)，對其進(jìn)行10小時的球磨。球磨的過程中通入氮氣，防止在研磨過程中被氧化。
[0033](3)將經(jīng)過步驟(2)球磨的Ag-Sn合金粉末放入氧化爐中，升溫至500°C，保溫70小時，氧壓1.5MPa，得到氧化產(chǎn)物