專(zhuān)利名稱(chēng)：銀基電接觸復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及銀基電接觸復(fù)合材料。
在已有的電接觸材料中，應(yīng)用最廣的是銀基電接觸材料。這是由銀具有高導(dǎo)電性、高導(dǎo)熱性、良好的機(jī)械加工性，在大氣條件下不氧化，能保持低而穩(wěn)定的接觸電阻等性質(zhì)所決定的。但純銀電接觸材料硬度低、易熔焊、在直流工作條件下，材料轉(zhuǎn)移傾向嚴(yán)重。目前銀基電接觸材料主要有AgCu、AgCd、AgC、AgW、AgFe、AgNi等系列產(chǎn)品，而AgCd、AgCdO材料由于對(duì)人體和環(huán)境的污染已逐漸被其它材料所取代，如AgNi、AgSnO2。目前，已研究出的低壓電器用電接觸材料有數(shù)百種，形成產(chǎn)業(yè)化和實(shí)際應(yīng)用的電接觸材料有幾十種。它們基本上可以歸納為三種系列①銀-金屬氧化物(Ag-CdO、Ag-SnO2、Ag-ZnO等)；②銀基假合金(Ag-Ni、Ag-W、Ag-C等)；③銀基合金(Ag-Cu、Ag-RE等)。在上述電接觸材料中，銀-金屬氧化物是最理想的材料，Ag-CdO材料長(zhǎng)期被用于中低壓電器中作為電接觸材料。隨著人們對(duì)金屬鎘以及氧化鎘對(duì)人體及環(huán)境污染認(rèn)識(shí)的逐步加深，這種傳統(tǒng)的電接觸材料正在逐步被淘汰。從目前的研究和生產(chǎn)實(shí)踐來(lái)看，Ag-SnO2材料具備比同成分Ag-CdO材料更加優(yōu)良的綜合電性能，同時(shí)也較同成分Ag-CdO材料難于批量生產(chǎn)。當(dāng)SnO2含量大于12％時(shí)基本上無(wú)法進(jìn)行冷變形加工。Ag-ZnO材料具備有與同成分Ag-CdO材料相當(dāng)?shù)木C合電性能，也較容易工業(yè)化生產(chǎn)。因此這兩種材料被認(rèn)為是最有希望替代Ag-CdO的材料。
銀氧化錫是目前替代銀氧化鎘的主導(dǎo)材料。銀氧化錫除了具有一般銀金屬氧化物的特性外，還具有以下特性接觸電阻和抗熔焊性較高；低的材料轉(zhuǎn)移特性；電壽命比銀氧化鎘高。常見(jiàn)的銀氧化錫材料制備工藝有傳統(tǒng)粉末冶金法、內(nèi)氧化法和共沉淀法。各種方法都存在一個(gè)共同的缺點(diǎn)，即在材料后期的冷變形加工過(guò)程中，銀氧化錫材料表現(xiàn)出強(qiáng)度、硬度高，加工硬化速率高，延伸率降低速率快等特性，給大批量生產(chǎn)帶來(lái)較大困難。這就使這種優(yōu)良材料難于滿(mǎn)足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中大批量、高質(zhì)量、低成本的要求。目前在發(fā)達(dá)國(guó)家銀氧化錫材料已得到廣泛的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)還需要大量進(jìn)口。
本發(fā)明的目的是提供一種電接觸用銀基復(fù)合材料，該復(fù)合材料具有無(wú)污染的特點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明電接觸用銀基復(fù)合材料含有(重量％)含量為2～5的Fe、Ni元素中的任一種，含有含量為5～15的LaMe1xMe21-xOy，含有平衡量的Ag，前述復(fù)合氧化物L(fēng)aMe1xMe21-xOy中的Me1、Me2可以是Fe、Ni、Mn元素的任一種，LaMe1xMe21-xOy中的X、Y代表復(fù)合分子式中元素的原子數(shù)，X＝0.35～1，Y＝2～3。
本發(fā)明通過(guò)對(duì)銀-金屬氧化物Ag-MeO電接觸材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)改性處理，達(dá)到增強(qiáng)金屬氧化物與銀基體的界面結(jié)合浸潤(rùn)性，同時(shí)添加過(guò)渡族金屬元素，可以提高Ag-MeO電接觸材料的電性能。實(shí)施方案中，復(fù)合分子式氧原子的缺位是La2O3與各種價(jià)態(tài)的MeO經(jīng)粉末均勻混合后的固相合成反應(yīng)條件變化的結(jié)果，亦即固相合成反應(yīng)條件變化造成了氧原子在原子數(shù)2～3范圍內(nèi)變化，氧原子缺位的變化引起復(fù)合陶瓷結(jié)構(gòu)與性質(zhì)發(fā)生變化，有利于銀-金屬氧化物電接觸材料性能的改善。在電接觸復(fù)合材料中銀承擔(dān)導(dǎo)電功能，復(fù)合氧化物L(fēng)aMe1xMe21-xOy與Fe或Ni元素主要起到改善復(fù)合材料動(dòng)態(tài)電接觸性能的作用。本發(fā)明的電接觸用銀基復(fù)合材料采用如下方法制備①按照復(fù)合氧化物中過(guò)渡金屬原子數(shù)的配比范圍，將La2O3粉末與各種價(jià)態(tài)的Fe、Ni、Mn氧化物粉末均勻混合后，于10-20Mpa壓力下壓結(jié)，1100-1500℃下燒結(jié)進(jìn)行固相合成反應(yīng)，制備出LaMe1xMe21-xOy復(fù)合氧化物；②根據(jù)使用環(huán)境條件的不同，將Ag粉末、LaMe1xMe21-xOy復(fù)合氧化物粉末和Fe或Ni金屬粉末按一定比例混合均勻，之后通過(guò)粉末冶金方法制備出各種形式的觸點(diǎn)原料，如絲材、片材或板材等。
本發(fā)明的電接觸材料，在中等負(fù)荷電接觸條件下，其綜合性能優(yōu)異，接觸電阻低而且穩(wěn)定。從表1所示性能分析結(jié)果來(lái)看，本發(fā)明的電接觸材料可在很大范圍內(nèi)替代現(xiàn)行Ag-CdO或Ag-SnO2使用。表中PM代表粉末冶金方法。本發(fā)明的電接觸材料生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)單，工藝參數(shù)容易控制，批量生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量容易保證。以下實(shí)施例中δ代表氧原子缺位數(shù)，范圍δ介于0～1之間。
實(shí)施例1.按重量比Ag 90％，LaFe0.5Ni0.5O35％，Ni 5％，將三種物料粉末經(jīng)機(jī)械混合、模壓、高溫?zé)Y(jié)后，采用熱擠壓、熱鍛造、軋制或拉拔成板材或絲材觸點(diǎn)原料，其密度可達(dá)9.9g/cm3，電阻率小于2.2×10-6Ω·cm。制成的Ag-LaFe0.5Ni0.5O3-Ni/Cu復(fù)合觸點(diǎn)，在交流220v、15A，閉合力100g，分?jǐn)嗔?5g，接觸頻率110次/分鐘條件下，未發(fā)現(xiàn)熔焊現(xiàn)象，壽命大于12萬(wàn)次。在直流24v、15A，閉合力100g，分?jǐn)嗔?5g，接觸頻率110次/分鐘條件下，未發(fā)現(xiàn)熔焊現(xiàn)象，壽命大于12萬(wàn)次。
實(shí)施例2.按重量比Ag 85％，LaMnO3-δ10％，F(xiàn)e 5％，將三種物料粉末經(jīng)機(jī)械混合、模壓、高溫?zé)Y(jié)后，采用熱擠壓、熱鍛造、軋制或拉拔成板材或絲材觸點(diǎn)原料，其密度可達(dá)9.8g/cm3，電阻率小于2.2×10-6Ω·cm。制成的Ag-LaMnO3-δ-Fe/Cu復(fù)合觸點(diǎn)，在交流220v、15A，閉合力100g，分?jǐn)嗔?5g，接觸頻率110次/分鐘條件下，未發(fā)現(xiàn)熔焊現(xiàn)象，壽命大于13萬(wàn)次。在直流24v、15A，閉合力100g，分?jǐn)嗔?5g，接觸頻率110次/分鐘條件下，未發(fā)現(xiàn)熔焊現(xiàn)象，壽命大于12萬(wàn)次。
實(shí)施例3.按重量比Ag 85％，LaMn0.35Ni0.65O3-δ12％，F(xiàn)e 3％，將三種物料粉末經(jīng)機(jī)械混合、模壓、高溫?zé)Y(jié)后，采用熱擠壓、熱鍛造、軋制或拉拔成板材或絲材觸點(diǎn)原料，其密度可達(dá)9.78g/cm3，電阻率小于2.2×10-6Ω·cm。制成的Ag-LaMn0.35Ni0.65O3-δ-Fe/Cu復(fù)合觸點(diǎn)，在交流220v、15A，閉合力100g，分?jǐn)嗔?5g，接觸頻率110次/分鐘條件下，未發(fā)現(xiàn)熔焊現(xiàn)象，壽命大于13萬(wàn)次。在直流24v、15A，閉合力100g，分?jǐn)嗔?5g，接觸頻率110次/分鐘條件下，未發(fā)現(xiàn)熔焊現(xiàn)象，壽命大于9.8萬(wàn)次。
實(shí)施例4.按重量比Ag 85％，LaNiO3-δ12％，F(xiàn)e 3％，將三種物料粉末經(jīng)機(jī)械混合、模壓、高溫?zé)Y(jié)后，采用熱擠壓、熱鍛造、軋制或拉拔成板材或絲材觸點(diǎn)原料，其密度可達(dá)9.8g/cm3，電阻率小于2.2×10-6Ω·cm。制成的Ag-LaNiO3-δ-Fe/Cu復(fù)合觸點(diǎn)，在交流220v、15A，閉合力100g，分?jǐn)嗔?5g，接觸頻率110次/分鐘條件下，未發(fā)現(xiàn)熔焊現(xiàn)象，壽命大于11萬(wàn)次。在直流24v、15A，閉合力100g，分?jǐn)嗔?5g，接觸頻率110次/分鐘條件下，未發(fā)現(xiàn)熔焊現(xiàn)象，壽命大于10萬(wàn)次。
實(shí)施例5.按重量比Ag 88％，LaFeO3-δ10％，Ni 2％，將三種物料粉末經(jīng)機(jī)械混合、模壓、高溫?zé)Y(jié)后，采用熱擠壓、熱鍛造、軋制或拉拔成板材或絲材觸點(diǎn)原料，其密度可達(dá)9.8g/cm3，電阻率小于2.62×10-6Ω·cm。制成的Ag-LaFeO3-δ-Ni/Cu復(fù)合觸點(diǎn)，在交流220v、15A，閉合力100g，分?jǐn)嗔?5g，接觸頻率110次/分鐘條件下，未發(fā)現(xiàn)熔焊現(xiàn)象，壽命大于11萬(wàn)次。在直流24v、15A，閉合力100g，分?jǐn)嗔?5g，接觸頻率110次/分鐘條件下，未發(fā)現(xiàn)熔焊現(xiàn)象，壽命大于9.5萬(wàn)次。
實(shí)施例6.按重量比Ag 80％，LaFe0.5Ni0.5O315％，Ni 5％，將三種物料粉末經(jīng)機(jī)械混合、模壓、高溫?zé)Y(jié)后，采用熱擠壓、熱鍛造、軋制或拉拔成板材或絲材觸點(diǎn)原料，其密度可達(dá)9.7g/cm3，電阻率小于2.2×10-6Ω·cm。制成的Ag-LaFe0.5Ni0.5O3-Ni/Cu復(fù)合觸點(diǎn)，在交流220v、15A，閉合力100g，分?jǐn)嗔?5g，接觸頻率110次/分鐘條件下，未發(fā)現(xiàn)熔焊現(xiàn)象，壽命大于12萬(wàn)次。在直流24v、15A，閉合力100g，分?jǐn)嗔?5g，接觸頻率110次/分鐘條件下，未發(fā)現(xiàn)熔焊現(xiàn)象，壽命大于12萬(wàn)次。表1發(fā)明電接觸材料與現(xiàn)有電接觸材料相同實(shí)驗(yàn)條件下性能對(duì)比
權(quán)利要求
1.一種電接觸用銀基復(fù)合材料，其特征在于其成分(重量％)為選自含量為2～5的Fe、Ni元素中之任一種，含量為5～15的LaMe1xMe21-xOy，余量為Ag，所述LaMe1xMe21-xOy中的Me1、Me2為Fe、Ni、Mn元素之任一種，所述LaMe1xMe21-xOy中X、Y代表復(fù)合分子式中元素的原子數(shù)，X＝0.35～1，Y＝2～3。
全文摘要
發(fā)明涉及一種電接觸用銀基復(fù)合材料，材料成分包括Fe、Ni元素中的一種，La、Fe、Ni、Mn兩元素或三元素的復(fù)合氧化物，和平衡量的Ag。該材料綜合性能優(yōu)異，接觸電阻低而且穩(wěn)定，可用做中等負(fù)荷電接觸材料，對(duì)應(yīng)用環(huán)境無(wú)污染。
文檔編號(hào)H01H1/02GK1425781SQ01143240
公開(kāi)日2003年6月25日 申請(qǐng)日期2001年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月14日
發(fā)明者管偉明, 盧峰, 張昆華, 秦國(guó)義, 鄭福前 申請(qǐng)人:貴研鉑業(yè)股份有限公司