一种层状银铜钎三复合电触头材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种层状银铜钎三复合电触头材料及其制备方法。通过制备银合金粉末、铜合金粉末、钎料，之后将银合金粉末、铜合金粉末、钎料制备成带材，经过复合得到三复合电触头材料。提供了一种材料成本低、综合电气性能优良的节银、环保的电触头材料来替代传统的铜合金触头、银合金触头及银铜合金触头材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种合金材料，更具体的说是涉及一种层状银铜钎三复合电触头材料及其制备方法。
技术介绍
继电器、接触器、断路器的核心元件为电触头(点)，它承担着接通分断电流的繁重任务，触头元件的优劣取决于电触头(点)材料的性能和科学有效的组合，它是电器安全的重要保证。目前，市场上使用量最大的触头材料是银合金和铜合金两大类。铜合金触头材料部分应用在断路器及高压开关上，铜合金触头材料虽然价格低廉，但铜合金电触头抗氧化性能差，在装机后到商用的时间长短不一，电器搁置时间长、使用时电触头表面会形成氧化膜，另外在使用时分断会释放大量的热，也会造成表面受热氧化生成氧化膜，使接触电阻增大影响导电性和导热性，使电器的温升增加；开关温升的增高，会加速开关内所有元器件的失效，缩短其电寿命。因此出现恶性循环，使电器过热导致损坏及出现触点熔焊酿成安全事故。现有银合金触头材料广泛应用在继电器、接触器、断路器上。其中，银钨和银碳化钨石墨是使用在断路器上的典型材料。另外一般的小型断路器使用银氧化镉或银石墨合金(如AgC4)触头材料等。但其含银量都很高，银氧化镉触头材料的含银量均在85％以上，且是目前触头材料市场的主流产品，每年耗银量相当庞大。然而如今的白银资源非常有限，随着用量的增加，必将导致白银价格飞涨，从而使生产电触头材料的成本居高不下，企业经济效益下降，社会效益也大为削减。而且该类产品的另一金属元素镉对环境污染较大，不符合如今环保的发展趋势。因此，电器制造商对在保证质量的前提下，要求合金行业采用贱金属代替贵金属银来减低产品成本的呼声越来越高。为此，我们需要寻求一种能综合铜合金触头和银合金触头优良性能，且材料成本低、综合电气性能优良的节银、环保的电触头材料来替代传统的铜合金触头、银合金触头及银铜合金触头材料。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种材料成本低、综合电气性能优良的节银、环保的电触头材料来替代传统的铜合金触头、银合金触头及银铜合金触头材料。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种层状银铜钎三复合电触头材料，依次包括银合金层：含银量以质量百分比计为70～99.9％；铜合金层：含铜量以质量百分比计为80～99.9％；钎料层：银铜磷钎料、银铜锌钎料或非晶钎料；作为本专利技术的进一步改进，所述银合金层包括下列重量百分数组成：银80～99.9％；银层添加物0.1～20％：金属、金属氧化物、非金属、非金属化合物中至少一种：0.04～10.3％、金刚石微粉0.05～4％、稀土元素总量0.01～5.7％；所述铜合金层包括下列重量百分数组成：铜80～99.9％；铜层添加物0.1～20％：金属、金属氧化物、非金属、非金属化合物中至少一种：0.04～10.3％、金刚石微粉0.05～4％、稀土元素总量0.01～5.7％。作为本专利技术的进一步改进，所述银层添加物为：包括金刚石微粉、石墨、硼、铝、硅、磷、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、锆、铌、钼、铟、锡、锑、碲、铪、钽、钨、铼、铋、钪、钇、镧、铈、钕、镱、镥以及相对应的非金属化合物或金属氧化物中至少一种；所述铜层添加物为：包括金刚石微粉、石墨、硼、铝、硅、磷、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、锆、铌、钼、铟、锡、锑、碲、铪、钽、钨、铼、铋、钪、钇、镧、铈、钕、镱、镥以及相对应的非金属化合物或金属氧化物中至少一种。作为本专利技术的进一步改进，所述钎料层包括下列重量百分数组成：银0.1～15％、镍0.1～18％、锡0.1～20％、磷0.1～10％、锌0.1～50％、余量为铜。作为本专利技术的进一步改进，所述银层添加物和铜层添加物中的金属氧化物为SnO2、ZnO、CuO、Fe2O3、CdO、In2O3、Bi2O3、Al2O3、MoO3、ZrO2中的一种或多种氧化物，所述银层添加物和铜层添加物中的的稀土元素为钪、钇、镧、铈、钕、镱、镥中的一种或多种组合。一种层状银铜钎三复合电触头材料的制备方法：步骤1：按所需制备材料的成分比例，制备银合金粉末与铜合金粉末；步骤2：分别将银合金粉末、铜合金粉末和钎料制备成所要求厚度的带材；步骤3：将银合金层带材、铜合金层带材、钎料带材依次叠加在一起进行热复合；步骤4：将热复合后的带材经冷轧、冲制等工艺制备成三层复合触点；所述钎料为银铜磷钎料、银铜锌钎料或非晶钎料。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤1包括：步骤1-1：银金属合金粉的制备，按照重量百分数比例，将银80～99.9％与添加物0.1～20％进行混合，制备银合金粉末。银层添加物0.1～20％：金属、金属氧化物、非金属、非金属化合物中至少一种：0.04～10.3％、金刚石微粉0.05～4％、稀土元素总量0.01～5.7％。步骤1-2：铜金属合金粉的制备，按照重量百分数比例，将铜80～99.9％与添加物0.1～20％进行混合，制备铜合金粉末。铜层添加物0.1～20％：金属、金属氧化物、非金属、非金属化合物中至少一种：0.04～10.3％、金刚石微粉0.05～4％、稀土元素总量0.01～5.7％。所述步骤2，将银合金粉末、铜合金粉末经过粉末压锭、烧结、挤压、冷轧得到银合金带材、铜合金带材，将钎料经过挤压、冷轧得到钎料带材，所述粉末压锭，初坯成型压强为90～450Mpa，控制密度为理论密度的75～88％，所述挤压温度在700～900℃；所述步骤3，复合温度在500～900℃，热轧速度为0.1～10米/分；所述步骤4，复合好的带材进行冷轧到所需的厚度，其每道次轧下量小于20％。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤1-1中银层添加物为：包括金刚石微粉、石墨、硼、铝、硅、磷、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、锆、铌、钼、铟、锡、锑、碲、铪、钽、钨、铼、铋、钪、钇、镧、铈、钕、镱、镥以及相对应的非金属化合物或金属氧化物中至少一种；所述步骤1-2中铜层添加物为：包括金刚石微粉、石墨、硼、铝、硅、磷、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、锆、铌、钼、铟、锡、锑、碲、铪、钽、钨、铼、铋、钪、钇、镧、铈、钕、镱、镥以及相对应的非金属化合物或金属氧化物中至少一种。作为本专利技术的进一步改进，所述银层添加物和铜层添加物中的金属氧化物为SnO2、ZnO、CuO、Fe2O3、CdO、In2O3、Bi2O3、Al2O3、MoO3、ZrO2中的一种或多种氧化物，所述银层添加物和铜层添加物中的的稀土元素为钪、钇、镧、铈、钕、镱、镥中的一种或多种组合。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤2中，烧结温度为850～950℃，烧结时间为2～5小时，经过烧结后降温至50摄氏度以下出炉。本专利技术的有益效果，1.在银合金层和铜合金层中添加金刚石微粉和镍粉，占总量0.5～40％，以及石墨、硼、铝、硅、磷、钛、钒、铬、锰、铁、钴、锌、锆、铌、钼、银、铟、锡、锑、碲、钽、钨、铼、铋、钪、钇、镧、铈、钕、镱、镥中的金属、非金属、金属氧化物或非金属化合物的一种或几种，对材料的组织结构进行了优化，提高了材料的抗熔焊性和耐电弧烧损性。2.采用了三层复合材料，提高了铜合金材料的抗氧化性，降低了材料的接触电阻，提高了材料的导电率，降低了开关电器的温升。3.采用大变形量热复合工艺制备的加入添加物的三层复合材料，其银合金层与铜合金层、铜合金层与钎料层之间结合牢固，并因复合效应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种层状银铜钎三复合电触头材料，其特征在于：依次包括银合金层：含银量以质量百分比计为70～99.9％；铜合金层：含铜量以质量百分比计为80～99.9％；钎料层：银铜磷钎料、银铜锌钎料或非晶钎料。

【技术特征摘要】
1.一种层状银铜钎三复合电触头材料，其特征在于：依次包括银合金层：含银量以质量百分比计为70～99.9％；铜合金层：含铜量以质量百分比计为80～99.9％；钎料层：银铜磷钎料、银铜锌钎料或非晶钎料。2.根据权利要求1所述的一种层状银铜钎三复合电触头材料，其特征在于：所述银合金层包括下列重量百分数组成：银80～99.9％；银层添加物：金属、金属氧化物、非金属、非金属化合物中至少一种：0.04～10.3％、金刚石微粉0.05～4％、稀土元素总量0.01～5.7％；所述铜合金层包括下列重量百分数组成：铜80～99.9％；铜层添加物：金属、金属氧化物、非金属、非金属化合物中至少一种：0.04～10.3％、金刚石微粉0.05～4％、稀土元素总量0.01～5.7％。3.根据权利要求2所述的一种层状银铜钎三复合电触头材料，其特征在于：所述银层添加物为：包括金刚石微粉、石墨、硼、铝、硅、磷、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、锆、铌、钼、铟、锡、锑、碲、铪、钽、钨、铼、铋、钪、钇、镧、铈、钕、镱、镥以及相对应的非金属化合物或金属氧化物中至少一种；所述铜层添加物为：包括金刚石微粉、石墨、硼、铝、硅、磷、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、锆、铌、钼、铟、锡、锑、碲、铪、钽、钨、铼、铋、钪、钇、镧、铈、钕、镱、镥以及相对应的非金属化合物或金属氧化物中至少一种。4.根据权利要求3所述的一种层状银铜钎三复合电触头材料，其特征在于：所述钎料层包括下列重量百分数组成：银0.1～15％、镍0.1～18％、锡0.1～20％、磷0.1～10％、锌0.1～50％、余量为铜。5.根据权利要求4所述的一种层状银铜钎三复合电触头材料，其特征在于：所述银层添加物和铜层添加物中的金属氧化物为SnO2、ZnO、CuO、Fe2O3、CdO、In2O3、Bi2O3、Al2O3、MoO3、ZrO2中的一种或多种氧化物，所述银层添加物和铜层添加物中的的稀土元素为钪、钇、镧、铈、钕、镱、镥中的一种或多种组合。6.一种层状银铜钎三复合电触头材料的制备方法，其特征在于：步骤1：按所需制备材料的成分比例，制备银合金粉末与铜合金粉末；步骤2：分别将银合金粉末、铜合金粉末和钎料制备成所要求厚度的带材；步骤3：将银合金层带材、铜合金层带材、钎料带材依次叠加在一起进行热复合；步骤4：将热复合后的带材经冷轧、冲制等工艺制备成三层复合触点；所述钎料为银铜磷钎料、银铜锌钎料或非晶钎料。7.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑元龙，冯如信，蒋源，何高明，
申请(专利权)人：温州中希电工合金有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33