噴射共沉積製備銀氧化錫電觸頭材料的方法
2023-05-01 06:29:51
專利名稱：噴射共沉積製備銀氧化錫電觸頭材料的方法
技術領域：
本發明涉及金屬基複合材料領域，特別是指一種銀氧化錫電觸頭材料的製備方法。
背景技術：
銀氧化錫電觸頭材料是替換銀氧化鎘觸頭材料的新一代無毒環保的電觸頭材料，具有良好的耐燒損性能和抗熔焊性能，廣泛應用於各類接觸器、繼電器、斷路器和開關等。銀氧化錫電觸頭材料的製備方法中，主要有粉末冶金工藝和內氧化工藝兩種。粉·末冶金工藝因工藝簡單，生產效率高，設備要求低，生產過程易於控制，產品加工性能好等特點而被廣泛採用。但是，由於粉末冶金工藝存在氧化物分布不均勻、銀粉粒度要求高、銀與氧化物界面結合差等問題，導致其材料性能低，無法滿足電器開關的要求。內氧化工藝因存在鑄造過程中成分偏析嚴重、氧化過程困難、氧化物聚集、加工性能差等問題，一直困擾著電觸頭製造廠家。對於銀氧化錫電觸頭材料來說，其氧化物顆粒尺寸不僅影響其性能，而且更加影響材料的加工性能，直接影響材料能否工業化批量生產。2011年3月9日公布的中國專利CN101984116A中公開了一種噴射共沉積反應製備銀氧化錫電接觸材料的方法，該方法雖然改善了氧化物與銀的界面結合狀況，但是，該方法中由於其氧化物是通過氧化反應得到的，反應中不僅要控制錫是否完全轉換成氧化錫，而且還要控制氧化錫顆粒尺寸，因此該方法對氧化物顆粒尺寸的控制難度大，氧化物彌散度高，材料硬度高、加工性能較差而不利於工業化批量生產。
發明內容
本發明針對上述現有技術的不足，提供了一種噴射共沉積製備銀氧化錫電觸頭材料的方法，採用該方法製備銀氧化錫電觸頭材料，不僅能夠使氧化物顆粒在銀基體中分布均勻，而且能夠簡單有效的實現對氧化物顆粒尺寸的控制。本發明是通過如下技術方案實現的(I)製備增強相粉末，所述增強相粉末為氧化錫粉和添加物粉均勻混合後得到的混合粉，或者為純氧化錫粉；所述添加物為氧化銦、氧化銅、氧化銻、氧化鋅、氧化鉍中的一種或幾種；( 2 )將銀錠熔化成液態銀；(3)當液態銀溫度達到1200 1400°C時，啟動噴射共沉積裝置，將液態銀導入中間漏包，並同時向霧化錐內注入步驟(I)中製備的增強相粉末，噴射沉積製成銀氧化錫沉積坯；(4)將步驟(3)製備的銀氧化錫沉積坯經擠壓、拉拔或軋制加工成銀氧化錫線材、帶材或板材。本發明的進一步設置在於，氧化錫粉和添加物粉的平均粒度為0. 5 50 i! m。
本發明的進一步設置在於，步驟(4)中所述擠壓加工的溫度為800 880°C。噴射共沉積工藝是指在噴射沉積過程中，把具有一定動能的顆粒增強相強制噴入霧化液流中，使熔融金屬和顆粒增強相共同沉積到運動基體上，製成近成形顆粒增強金屬基複合材料沉積坯。本發明由於採用了噴射共沉積製備的銀氧化錫電觸頭材料，因而具有氧化物顆粒分布均勻、氧化物顆粒與銀基體結合良好、夾雜物汙染低、材料綜合性能優良的特點。同時本發明還具有工藝過程簡單、生產流程短、製造成本低、環境汙染小、效率高、成本低和產品性能穩定等特點。本發明所述銀氧化錫電觸頭材料中的氧化物顆粒尺寸，是在噴射沉積前根據產品的設計已經選擇好的，對於產品設計者來說，它的尺寸是完全可以控制的，也是可以根據需要進行調整的。氧化物顆粒尺寸是可以用工具直接測量，如其平均粒度等。因此本發明能夠簡單有效的實現對氧化物顆粒尺寸的控制。
具體實施例方式下面通過實施例對本發明進行具體的描述，只用於對本發明進行進一步說明，不 能理解為對本發明保護範圍的限定。本發明中所述的銀氧化錫電觸頭材料，其主要成分是銀和氧化錫，添加物是氧化銦、氧化銅、氧化銻、氧化鋅、氧化鉍中的一種或幾種，也可以不包含添加物；金屬氧化物總含量為2 18%，雜質總含量小於0. 5%，餘量為銀。本發明中所述的噴射共沉積裝置主要包括中頻熔煉爐、中間漏包、霧化錐、粉末注入裝置、沉積基體和霧化室。中頻熔煉爐用來將固態銀轉變成熔融態銀。中間漏包用於將熔融態銀以一定流速注入霧化錐，同時對熔融態銀起到保溫作用。霧化器用於利用氣體將熔融態銀擊碎，形成銀液滴。粉末注入裝置用於將增強顆粒加入到霧化錐內。沉積基體為銀和增強顆粒最終沉積的可轉動平臺。霧化室為相對封閉的箱體，能夠起到防止粉塵、氣體外逸或保護粉體不被氧化的作用。實施例I :取平均粒度為0. 5 ii m的氧化錫粉0. 408kg，待用；取1#銀20kg，在中頻熔煉爐內熔化，升溫至1200°C後，啟動噴射共沉積裝置，將液態銀導入中間漏包，同時啟動粉末注入裝置，向霧化錐內注入待用的氧化錫粉末，製成銀氧化錫沉積坯；沉積坯經800°C熱擠壓，擠壓成規格為￠5的銀氧化錫線材，經拉拔加工成0 I. 88的銀氧化錫線材，其氧化物含量為2%。實施例2 :取平均粒度為2 u m的氧化錫粉I. 739kg，待用；取1#銀20kg，在中頻熔煉爐內熔化，升溫至1200°C後，啟動噴射共沉積裝置，將液態銀導入中間漏包，同時啟動粉末注入裝置，向霧化錐內注入待用的氧化錫粉末，製成銀氧化錫沉積坯；沉積坯經820°C熱擠壓，擠壓成規格為￠5的銀氧化錫線材，經拉拔加工成0 I. 88的銀氧化錫線材，其氧化物
含量為8%。實施例3 :取平均粒度為2 U m的氧化錫粉2. 22kg，待用；取1#銀20kg，在中頻熔煉爐內熔化，升溫至1250°C後，啟動噴射共沉積裝置，將液態銀導入中間漏包，同時啟動粉末注入裝置，向霧化錐內注入待用的氧化錫粉末，製成銀氧化錫沉積坯；沉積坯經850°C熱擠壓，擠壓成規格為￠5的銀氧化錫線材，經拉拔加工成0 I. 88的銀氧化錫線材，其氧化物含量為10%。
實施例4 :取平均粒度為5 u m的氧化錫粉2. 5kg、I u m氧化鉍粉0. 227kg，在混粉機混合3h後，取出，待用；取1#銀20kg，在中頻熔煉爐內熔化，升溫至1300°C後，啟動噴射共沉積裝置，將液態銀導入中間漏包，同時啟動粉末注入裝置，向霧化錐內注入待用的氧化錫粉末，製成銀氧化錫沉積坯；沉積坯經850°C熱擠壓，擠壓成規格為￠5的銀氧化錫線材，經拉拔加工成￠1.88的銀氧化錫線材，其氧化物含量為12%。實施例5 :取平均粒度為5 U m的氧化錫粉2. 5kg、I U m氧化鉍粉0. 227kg，在混粉機混合3h後，取出，待用；取1#銀20kg，在中頻熔煉爐內熔化，升溫至1300°C後，啟動噴射共沉積裝置，將液態銀導入中間漏包，同時啟動粉末注入裝置，向霧化錐內注入待用的氧化錫粉末，製成銀氧化錫沉積還；沉積還經850°C熱擠壓,擠壓成截面尺寸為30mmX5mm的銀氧化錫板材，再經熱軋在銀氧化錫板材表面覆一層厚度約佔板材總厚度0. 2倍的銀層，經精軋加工成厚度為0. 6mm的銀氧化錫/銀複合帶材，銀氧化錫材料中氧化物含量為12%。實施例6 :取平均粒度為5 U m的氧化錫粉2. 5kg、I U m氧化鉍粉0. 227kg，在混粉
機混合3h後，取出，待用；取1#銀20kg，在中頻熔煉爐內熔化，升溫至1300°C後，啟動噴射共沉積裝置，將液態銀導入中間漏包，同時啟動粉末注入裝置，向霧化錐內注入待用的氧化錫粉末，製成銀氧化錫沉積還；沉積還經850°C熱擠壓,擠壓成截面尺寸為30mmX5mm的銀氧化錫板材，再經熱軋在銀氧化錫板材表面覆一層厚度約佔板材總厚度0. 2倍的銀層，精軋加工成厚度為2mm的銀氧化錫/銀複合板材，銀氧化錫材料中氧化物含量為12%。實施例7 :取平均粒度為5 ii m的氧化錫粉2. 386kg、2 y m氧化銦粉0. 227kg、I u m氧化銻粉0. 114kg，在混粉機混合3h後，取出，待用；稱取1#銀20kg，在中頻熔煉爐內熔化，升溫至1300°C後，啟動噴射共沉積裝置，將液態銀導入中間漏包，同時啟動粉末注入裝置，向霧化錐內注入待用的氧化錫粉末，製成銀氧化錫沉積坯；沉積坯經850°C熱擠壓，擠壓成規格為￠5的銀氧化錫線材，經拉拔加工成￠1.88的銀氧化錫線材，其氧化物含量為12%。實施例8 :取平均粒度為10 ii m的氧化錫粉2. 588kg、2 y m氧化銦粉0. 941kg,在混粉機混合3h後，取出，待用；稱取1#銀20kg，在中頻熔煉爐內熔化，升溫至1300°C後，啟動噴射共沉積裝置，將液態銀導入中間漏包，同時啟動粉末注入裝置，向霧化錐內注入待用的氧化錫粉末，製成銀氧化錫沉積坯；沉積坯經880°C熱擠壓，擠壓成規格為￠5的銀氧化錫線材，經拉拔加工成￠2.88的銀氧化錫線材，其氧化物含量為15%。實施例9 :稱取平均粒度為50 ii m的氧化錫粉3. 415kg、5 y m氧化銦粉0. 975kg，在混粉機混合3h後，取出，待用；稱取1#銀20kg，在中頻熔煉爐內熔化，升溫至1400°C後，啟動噴射共沉積裝置，將液態銀導入中間漏包，同時啟動粉末注入裝置，向霧化錐內注入待用的氧化錫粉末，製成銀氧化錫沉積坯；沉積坯經880°C熱擠壓，擠壓成規格為￠5的銀氧化錫線材，經拉拔加工成￠3. 38的銀氧化錫線材，其氧化物含量為18%。
權利要求
1.一種噴射共沉積製備銀氧化錫電觸頭材料的方法，其特徵在於，包括以下步驟 (1)製備增強相粉末，所述增強相粉末為氧化錫粉和添加物粉均勻混合後得到的混合粉，或者為純氧化錫粉；所述添加物為氧化銦、氧化銅、氧化銻、氧化鋅、氧化鉍中的一種或幾種； (2)將銀錠熔化成液態銀； (3)當液態銀溫度達到1200 1400°C時，啟動噴射共沉積裝置，將液態銀導入中間漏包，並同時向霧化錐內注入步驟(I)中製備的增強相粉末，噴射沉積製成銀氧化錫沉積坯； (4)將步驟(3)製備的銀氧化錫沉積坯經擠壓、拉拔或軋制加工成銀氧化錫線材、帶材或板材。
2.根據權利要求I所述的噴射共沉積製備銀氧化錫電觸頭材料的方法，其特徵在於，氧化錫粉和添加物粉的平均粒度為O. 5 50 μ m。
3.根據權利要求I所述的噴射共沉積製備銀氧化錫電觸頭材料的方法，其特徵在於，步驟(4)中所述擠壓加工的溫度為800 880°C。
全文摘要
本發明提供了一種噴射共沉積製備銀氧化錫電觸頭材料的方法，包括(1)製備增強相粉末，所述增強相粉末為氧化錫粉和添加物粉均勻混合後得到的混合粉，或者為純氧化錫粉；(2)將銀錠熔化成液態銀；(3)當液態銀溫度達到1200～1400℃時，啟動噴射共沉積裝置，將液態銀導入中間漏包，並同時向霧化錐內注入步驟(1)中製備的增強相粉末，噴射沉積製成銀氧化錫沉積坯；(4)將步驟(3)製備的銀氧化錫沉積坯經擠壓、拉拔或軋制加工成銀氧化錫線材、帶材或板材。本發明由於採用了噴射共沉積製備的銀氧化錫電觸頭材料，因而具有氧化物顆粒分布均勻、氧化物顆粒與銀基體結合良好、夾雜物汙染低、材料綜合性能優良的特點。
文檔編號H01H11/04GK102820152SQ20121029723
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月21日 優先權日2012年8月21日
發明者黃光臨, 王達武, 林萬煥, 翁桅, 柏小平, 劉立強 申請人:福達合金材料股份有限公司