银-金属氧化物复合材料及其生产方法技术

一种金属银氧化物组合材料，包含银基质、１～２０％（按元素金属重量计）至少一种选自Ｓｎ、Ｃｄ、Ｚｎ和Ｉｎ元素氧化物的（ａ）、最好还含有Ｍｇ、Ｚｒ等的一种氧化物（ｂ）和／或Ｃｄ、Ｓｂ等的一种氧化物（ｃ）；氧化物以粒径不大于约０．１μｍ的细微颗粒形式均匀地分散并且与银基质结合而无空隙，以及一种生产该材料的方法。该组合物材料在高温下的物理和化学强度是优良的。所述方法能在明显短的时间内，高生产率地生产甚至具有厚壁的组合物产品，组合物材料作为触点材料和电焊的电极是有用的。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，特别是适用于电触点材料和电焊电极材料的。通过在银中加入金属氧化物如氧化锡而制备金属氧化物的组合材料，其强度有明显改进，因此可用作交流和直流电的继电器、开关、断电器等电触点材料，尤其适用于中等负荷的电开关触点材料。到目前为止，金属银氧化物组合材料的生产方法是将要氧化的含一种或多种其它金属的银合金进行内部氧化，或者用粉末冶金法烧结银粉和其它金属氧化物的粉末。按上述内氧化法，银—其它金属的固溶体合金，在提高氧分压的条件下，加热至其熔点以下，以使氧扩散到合金中，从而使对氧有较高亲和力的其它金属以很细的氧化物颗粒形式在银基质中沉析。然而，这种方法的缺点是在所生产的组合物材料中，所能达到的氧化物含量局限于不超过4％左右(按元素金属重量计)，并且氧向固溶体合金的扩散速度是如此之低，以至于组合物材料的生产需要很长时间。为了使氧化物含量提高到4％以上(按元素金属计)或者为了提高氧的扩散速度，在内氧化之前就需添加能促进氧化的元素如In和Bi。尽管如此，合金的内氧化厚度达到如2mm时，大约需花费一个月的时间。此外，按照内氧化作用，扩散到固溶体合金中的氧量，与距已氧化的表面层厚度的平方成反比降低，以至于不可避免地使靠近表面的氧化物颗粒变粗，而在芯中形成含少量细氧化物颗粒的合金相，因此产生的金属银氧化物组合材料在氧化物颗粒的分布上及其大小上是不均匀的。颗粒随深度降低。因为氧化物颗粒如上所述在大小方面是不均匀的而且是分开的，所以获得的组合物材料强度的改进受到限制，因此有必要作进一步的改进。在按粉末冶金法生产金属银氧化物组合材料中，具有优良耐火性质的Sn、Cd、Zn等氧化物粉末和银粉在银处于固态时的温度下进行烧结，所以银相和氧化物颗粒间的结合不可能很强，其间留有很细的空隙。此外，原料氧化物晶体结构所存在的缺陷没有得到弥补，因此，所获得的烧结产品机械强度很差，尤其是在高温条件下，甚至不能通过后处理如热压或锻造来改进。为了改进粉末冶金法生产的金属银氧化物组合材料的性质，试图添加能形成低价氧化物的W.Mo等类似物，然而它们增加了触点电阻，使获得的组合物材料在该材料用作电触点材料时易于电积。为了改进性质提出添加MnO、CaO、ZrO2等物，但它们有损于烧结性质，因此导致降低所得烧结产品的机械强度。本专利技术的目的是提供一种金属银氧化物组合材料，在该材料中特定元素的细颗粒与银基质紧密结合，或者不留空隙而能在银基质中均匀分布，并提供一种能在短时间内，高生产率地生产这种组合物材料的方法。本专利技术者发现通过将银-其它金属体系置于液相和固相共存的条件下，则使在内氧化该体系中的氧扩散速度能够提高，而且还发现能制取生成的氧化物颗粒与基质紧密结合的或不留空隙而均匀地分布在银基质中的金属银氧化物组合材料。金属银氧化物组合材料本专利技术提供的一种金属银氧化物组合材料，含有银基质，1～20％(以元素金属重量计)的至少一种选自Sn、Cd、Zn和In元素氧化物的(a)、0.01～8％(以元素金属重量计)的至少一种选自Mg、Zr、Ca、Al、Ce、Cr、Mn和Ti元素氧化物的(b)和/或0.01～8％(以元素金属重量计)的至少一种选自Sb、Bi和铁系金属如Fe、Ni和Co元素氧化物的(c)；(a)元素的氧化物和所存在的(b)元素氧化物和/或(c)元素氧化物以粒径不大于约0.1μm的细微颗粒均匀地分布于银基质从其表面到芯的整个范围内，而且在氧化物和银基质间不留空隙地与银基质结合。在本专利技术的组合材料中，分散于基质内的氧化物颗粒通常具有坚硬而致密的晶体结构。在本专利技术的金属银氧化物组合材料中，不同于现有技术的由内氧化生产的组合材料，氧化物以粒径不大于约0.1μm左右的细微颗粒形式均匀地分散在银基质的从表面到芯的整个范围内并且与银基质紧密地结合或不留空隙；因此组合材料的物理和化学强度，特别是在高温下是优良的。虽然按照内氧化作用，氧化物最高仅有大约4％(按元素金属重量计)掺入组合物材料中，但是本专利技术组合物材料的氧化物含量几乎不受限制，实际上可以高达50％，最好36％(按元素金属重量计)，结果进一步改进了强度。此外，常规的内氧化要完成氧化作用需要很长时间，特别是生产厚壁组合物产品就很困难，然而，下文描述的本专利技术方法，正好相反，甚至在显著短的时间内可高生产率地生产厚壁的或大块的上述组合物产品。附图说明图1表示银-氧体系的温度对压力的相图。当本专利技术组合物材料除了(a)元素外，还含有所述(b)元素和/或所述(c)元素的氧化物时，通常这些氧化物是以复合氧化物(或化合氧化物)形式存在。本专利技术组合物材料，在高温下具有优良的强度，并且能用作交流和直流电的继电器、开关、断电器等电触点材料。尤其是，含有(b)元素氧化物的组合物材料，它能提高该组合物材料的耐火性质，适于作为如电焊接的电极材料。(c)元素的金属，在下文所述的生产过程中，能用于促进要氧化元素的氧化作用，并且与(a)元素和(b)元素(如果存在)一起形成化合氧化物，这样就能有效地稳定低电流区域的触点电阻。上述组合物材料的总氧化物量可高达50％(按重量计)，最好高达36％(重量)。氧化物量太大有损于该材料的导电率。本专利技术的组合物材料有多种实施方案。在任何一个方案中，(a)元素的氧化物，最好还有所述(b)元素氧化物和/或所述(c)元素氧化物，是按上述状态均匀分散在银基质中。在组合物材料的第一个方案中，组合物材料基本上是由银基质和1～20％(a)元素氧化物(按元素金属重量计)组成的。在组合物材料的第二个方案中，组合物材料基本上是由银基质，1～20％(按元素金属重量计)的至少一种选自Sn、Cd、Zn和In元素氧化物的(a)和0.01～8％(按元素金属重量计)的至少一种选自Mg、Zr、Ca、Al、Ce、Cr、Mn和Ti的元素氧化物的(b)所组成，其中(a)和(b)的氧化物形成复合氧化物。在组合物材料的第三个方案中，组合物材料基本上是由银基质，1～20％(按元素金属重量计)的至少一种选自Sn、Cd、Zn和In的元素氧化物的(a)和0.01～8％(以元素金属重量计)的至少一种选自Sb、Bi和铁系金属的元素氧化物的(c)组成，其中(a)和(c)氧化物形成复合氧化物。在组合物材料的第四个方案中，组合物材料基本上是由银基质，1～20％(按元素金属重量计)的至少一种选自Sn、Cd、Zn和In的元素氧化物的(a)，0.01～8％(按元素金属重量计)的至少一种选自Mg、Zr、Ca、Al、Ce、Cr、Mn和Ti的元素氧化物的(b)和0.01～8％(按元素金属重量计)的至少一种选自Sb、Bi和铁系金属的元素氧化物的(c)组成，其中(a)、(b)和(c)元素氧化物形成复合氧化物。在上述第二到第四个方案中，所生成的复合氧化物以粒径不大于约0.1μm的细微颗粒均匀地分散于银基质的从表面到芯的整个范围内并且与银基质紧密结合或在颗粒和基质间不留空隙。生产金属银氧化物组合氧化物的方法。按照本专利技术的方法，将含银和(a)元素，最好还有(b)元素和/或(c)元素的原料置于液相和固体共存的状态下。在这种情况下，体系的一部分呈液相，它用作氧输送通过的良好通道。因此，与常规的内氧化相比较，氧的扩散能达到显著快速，以致于氧化作用能在比较短的时间内从表面到芯部分均匀地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属银氧化物组合材料，包含银基质、１～２０％（按元素金属重量计）的至少一种选自Ｓｎ、Ｃｄ、Ｚｎ和Ｉｎ元素氧化物的（ａ），最好还含有０．０１～８％（按元素金属重量计）的至少一种选自Ｍｇ、Ｚｒ、Ｃａ、Ａｌ、Ｃｅ、Ｃｒ、Ｍｎ和Ｔｉ元素氧化物的（ｂ）和／或０．０１～８％（按元素金属重量计）的至少一种选自Ｓｎ、Ｂｉ和铁系金属元素氧化物的（ｃ），（ａ）元素的氧化物和所存在的（ｂ）元素氧化物和／或（ｃ）元素氧化物都以粒径不大于约０．１μｍ的细微颗粒均匀地分散于银基质的从其表面到芯的整个范围内，并且与银基质结合而在氧化物和银基质之间不留有空隙。

【技术特征摘要】
JP 1990-1-9 2240/90;JP 1989-12-26 338005/891.一种金属银氧化物组合材料，包含银基质、1～20％(按元素金属重量计)的至少一种选自Sn、Cd、Zn和In元素氧化物的(a)，最好还含有0.01～8％(按元素金属重量计)的至少一种选自Mg、Zr、Ca、Al、Ce、Cr、Mn和Ti元素氧化物的(b)和/或0.01～8％(按元素金属重量计)的至少一种选自Sb、Bi和铁系金属元素氧化物的(c)，(a)元素的氧化物和所存在的(b)元素氧化物和/或(c)元素氧化物都以粒径不大于约0.1μm的细微颗粒均匀地分散于银基质的从其表面到芯的整个范围内，并且与银基质结合而在氧化物和银基质之间不留有空隙。2.按照权利要求1的材料，其中(a)元素的氧化物，和(b)元素的氧化物和/或(c)元素氧化物形成复合氧化物而分散于基质中。3.一种按权利要求1所述的银金属氧化物组合材料的生产方法，包括的步骤有(A)提高氧的分压并加热其中的一种混合物，该混合物含有银，1～20％(按元素金属重量计)的至少一种选自Sn、Cd、Zn和In元素的呈金属和/或氧化物态的(...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴田昭，
申请(专利权)人：住经营企画株式会社，柴田昭，
类型：发明
国别省市：JP[日本]