一种银氧化锌片状电触头及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种银氧化锌片状电触头及其制备方法，银氧化锌片状电触头由工作层和焊接层两层组成，将银氧化锌粉末和焊接层材料粉末压制成为焊接层材料包裹银氧化锌材料的复合锭坯，再经过烧结、复压、反挤压加工成为银氧化锌/焊接材料的复合带材，最后通过轧制、冲制、表面处理加工为自带焊料层的银氧化锌片状电触头，焊接过程中不需要放置额外的焊料。与传统的焊接面为纯银层的银氧化锌片状电触头相比，可以提升焊接效率和焊接质量，工作层与焊接层之间结合强度可靠性更高。

【技术实现步骤摘要】
一种银氧化锌片状电触头及其制备方法
本专利技术属于电工触头材料领域，具体是指一种银氧化锌片状电触头及其制备方法。
技术介绍
银氧化锌电触头材料作为一种环保型触头材料，具有优良的抗烧损性能和分断能力，接触电阻低，主要应用于切断开关、转换开关、塑壳断路器、框架断路器、漏电保护断路器等领域。银氧化锌材料应用于上述领域时，通常都是加工成为片状触点的形式，与铜触桥焊接后装配。银氧化锌片状电触头与铜触桥焊接时，除了必须具备焊接银层外，还需要额外添加焊料或者焊膏，焊接过程复杂，焊接强度和焊接面积的一致性较差。由于银氧化锌材料与焊料以及铜触桥之间的润湿性较差，所以在触头加工过程中需要在焊接面复合一层纯银层作为焊接银层，来提高触头与触桥之间的焊接强度和焊接面积。而采用的复合工艺通常为模压复银或者热轧复银工艺，这在专利ZL201110320191.6、ZL201010274287.9等都有详细说明。热轧复银工艺存在两点无法避免的缺陷，一方面是银氧化锌片状电触头与铜触桥焊接时，除了必须具备焊接银层外，还需要额外添加焊料或者焊膏，焊接过程复杂，焊接强度和焊接面积的一致性较差；另外一个方面是，热轧复银过程是两层不同材料通过固相扩散的方式复合，复合参数、变形量和两种不同材料(银氧化锌和纯银)复合界面的清洁程度等都会影响复合强度，对制备过程的控制精度要求很高，一旦出现不良不容易发现，在电接触过程中就会出现触点从复合界面脱落的风险。而模压复银工艺由于是采用两种材料的粉体共同压制成型，存在粉体交叉污染的风险，另外模压-烧结成型过程中变形量较小，材料的致密度偏低，抗烧损能力较差，已经逐渐被挤压-热轧复银-冲制工艺所替代。为了解决上述问题，专利ZL201910786069.4提出了一种单面内氧化银氧化锡氧化铟电接触材料及其制备方法，制备了一种自带焊料的触点材料，所述的焊料层材质为AgSn或者AgZn，可以借鉴应用至银氧化锌片状电触头材料的加工过程。这种焊接层与工作层之间的复合方式仍为轧制复合，在内氧化后AgSn层或者AgZn层表面会形成一层致密的氧化物层，需要通过抛光打磨的方式去除。采用这种制备方法可以解决上述提到的焊接性能的问题，但是无法解决复合强度一致性的问题。所以，这种加工方式会存在以下不足之处：第一个问题，两层不同材料热轧复合过程，是通过固相扩散的方式复合，复合参数、变形量和两种不同材料(AgSnIn和AgSn或AgZn)复合界面的清洁程度等都会影响复合强度，对制备过程的控制精度要求很高，一旦出现不良不容易发现，在电接触过程中就会出现触点从复合界面脱落的风险。第二个问题，采用这种制备方法，除了需要增加作为焊接层的AgSn和AgZn的制备过程外，还要增加触点材料氧化后的抛光打磨过程，生产过程复杂，制造成本较高。因此，如何提高银氧化锌片状电触头材料的焊接性能，提高银氧化锌片状电触头材料焊接层与工作层之间复合强度的可靠性，对于提高银氧化锌片状电触头材料电性能的一致性和稳定性，具有很重要的实际应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有制备工艺中存在的不足和缺陷，提供一种具有良好焊接性能的焊接层的银氧化锌片状电触头材料制备方法，同时提升工作层和焊接层之间结合强度的可靠性。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是一种银氧化锌片状电触头的制备方法，包括以下步骤：其中步骤(1)和(2)不分先后顺序：(1)工作层粉末制备：采用粉末冶金工艺或者预氧化工艺制备银氧化锌粉末；(2)焊接层粉末制备：银锭与第二相金属采用高压水雾化设备制备银合金粉末，经过烘干和筛分后形成焊接层粉末；(3)锭坯制备：准备橡胶套和金属隔板，圆筒形的金属隔板放置于橡胶套内部，橡胶套与金属隔板中心线重合，将工作层粉末装入金属隔板空间中，焊接层粉末装入橡胶套与金属隔板之间的空间中，抽出金属隔板，采用冷等静压设备压锭，获得中心为银氧化锌、四周为焊接层材料的圆柱形包覆锭坯，包覆锭坯中焊接层材料厚度为整个包覆锭坯直径的3％～5％；(4)包覆锭坯在气氛保护条件下烧结，烧结温度750℃～850℃，烧结时间3～6h，获得烧结后的银氧化锌/焊接层材料包覆锭坯；(5)烧结后的包覆锭坯进行复压整形，获得形状规则的银氧化锌/焊接层材料包覆锭坯；(6)形状规则的银氧化锌/焊接层材料包覆锭坯在惰性气氛保护条件下加热，加热温度700℃～800℃，加热时间2～4h，然后采用反挤压设备制备成为两条银氧化锌/焊接层材料复合带材；(7)银氧化锌/焊接层材料复合带材经过轧制、冲制和表面处理加工成为自带焊料层的银氧化锌片状触头。进一步设置是银氧化锌片状电触头包括以下组分，以质量百分比计：8％≤氧化锌≤15％，0％≤添加物≤2％，余量为银；其中添加物为氧化镍、氧化锡、氧化铋、氧化铜、氧化镁、氧化铝中的一种或几种。进一步设置是步骤(2)中所述的第二相金属是指铜、锌、锡中的一种；该第二相金属占焊接层粉末的含量范围如下，以质量百分比计：10％≤铜≤17％，10％≤锌≤20％，8％≤锡≤17％。进一步设置是反挤压获得的银氧化锌/焊接层材料复合带材中焊接层材料厚度为复合带材总厚度的10％～20％。此外，本专利技术还提供一种如上述制备方法所制得的银氧化锌片状电触头。本专利技术的创新原理如下：采用反挤压工艺实现银石墨触头材料与银铜合金层之间的复合，确保复合界面不被污染获得更加可靠的结合强度，并且将银石墨/银铜合金复合带材加工成三面包裹银铜合金的形状，利用银铜合金优良的塑性，改善银石墨电接触材料加工性能，确保反挤压之后的热轧、纵剪、型轧等加工过程银石墨电接触材料不会出现开裂，满足批量化生产的要求。本专利技术专利采用了银铜合金(或者银锡合金、或者银锌合金)作为焊接层材料的方案，根据银-铜二元合金相图(或者银-锡二元合金相图、或者银-锌二元合金相图)可知，AgCu10～AgCu17(或者AgZn10～AgZn20、或者AgSn8～AgSn17)区间范围内的银合金熔点约830℃～900℃，制备所得的银氧化锌/焊接层材料复合片状电触头与触桥钎焊过程中，以银铜合金层为焊料，不需要额外放置焊料或者焊膏，焊接温度控制在850℃～920℃，高于焊接层材料熔点但是低于银的熔点，直接熔化部分焊接层材料，使触点与触桥之间形成牢固的冶金结合。在制备过程中，采用粉末冶金加工技术，工作层材料和焊接层材料均加工成粉末状态，压制成为复合锭坯，采用反挤压工艺实现银氧化锌触头材料与焊接层材料之间的复合，确保复合界面不被污染，获得更加可靠的结合强度，并且将银氧化锌/焊接层材料复合带材加工成三面包裹焊接层材料的形状，利用焊接层材料优良的塑性，改善银氧化锌电触头材料的加工性能，确保反挤压之后的轧制和冲制等加工过程中材料边缘不会开裂，满足批量化生产的要求。与已知的制备工艺相比，本专利技术具有的优点和积极效果如下：1、提高银氧化锌片状电触头工作层与焊接层之间结合强度的可靠性。常规的触头生产工艺中，工作层与焊接层两层材料加工后，采用轧制复合工艺或者挤压复合工艺进行复合，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种银氧化锌片状电触头及其制备方法，其特征在于包括以下步骤，其中步骤(1)和(2)不分先后顺序：/n(1)工作层粉末制备：采用粉末冶金工艺或者预氧化工艺制备银氧化锌粉末；/n(2)焊接层粉末制备：银锭与第二相金属采用高压水雾化设备制备银合金粉末，经过烘干和筛分后形成焊接层粉末；/n(3)锭坯制备：准备橡胶套和金属隔板，圆筒形的金属隔板放置于橡胶套内部，橡胶套与金属隔板中心线重合，将工作层粉末装入金属隔板空间中，焊接层粉末装入橡胶套与金属隔板之间的空间中，抽出金属隔板，采用冷等静压设备压锭，获得中心为银氧化锌、四周为焊接层材料的圆柱形包覆锭坯，包覆锭坯中焊接层材料厚度为整个包覆锭坯直径的3％～5％；/n(4)包覆锭坯在气氛保护条件下烧结，烧结温度750℃～850℃，烧结时间3～6h，获得烧结后的银氧化锌/焊接层材料包覆锭坯；/n(5)烧结后的包覆锭坯进行复压整形，获得形状规则的银氧化锌/焊接层材料包覆锭坯；/n(6)形状规则的银氧化锌/焊接层材料包覆锭坯在惰性气氛保护条件下加热，加热温度700℃～800℃，加热时间2～4h，然后采用反挤压设备制备成为两条银氧化锌/焊接层材料复合带材；/n(7)银氧化锌/焊接层材料复合带材经过轧制、冲制和表面处理加工成为自带焊料层的银氧化锌片状触头。/n...

【技术特征摘要】
1.一种银氧化锌片状电触头及其制备方法，其特征在于包括以下步骤，其中步骤(1)和(2)不分先后顺序：
(1)工作层粉末制备：采用粉末冶金工艺或者预氧化工艺制备银氧化锌粉末；
(2)焊接层粉末制备：银锭与第二相金属采用高压水雾化设备制备银合金粉末，经过烘干和筛分后形成焊接层粉末；
(3)锭坯制备：准备橡胶套和金属隔板，圆筒形的金属隔板放置于橡胶套内部，橡胶套与金属隔板中心线重合，将工作层粉末装入金属隔板空间中，焊接层粉末装入橡胶套与金属隔板之间的空间中，抽出金属隔板，采用冷等静压设备压锭，获得中心为银氧化锌、四周为焊接层材料的圆柱形包覆锭坯，包覆锭坯中焊接层材料厚度为整个包覆锭坯直径的3％～5％；
(4)包覆锭坯在气氛保护条件下烧结，烧结温度750℃～850℃，烧结时间3～6h，获得烧结后的银氧化锌/焊接层材料包覆锭坯；
(5)烧结后的包覆锭坯进行复压整形，获得形状规则的银氧化锌/焊接层材料包覆锭坯；
(6)形状规则的银氧化锌/焊接层材料包覆锭坯在惰性气氛保护条件下加热，加热温度700℃～800℃，加热时间2～4...

【专利技术属性】
技术研发人员：万岱，缪仁梁，张明江，张海金妹，鲁香粉，陈松扬，夏宗斌，宋振阳，王宝锋，
申请(专利权)人：福达合金材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33