银氧化锡电触头材料及其制备方法技术

本发明专利技术为银氧化锡电触头材料及其制备方法。本电触头材料锡的氧化物含量为６～１２ｗｔ％；添加剂的氧化物总含量为０．４４～３．１９ｗｔ％；余量为银。添加剂是铋、铜、锌、镍中的任一种或任几种。添加剂含铋和铜较佳。本制备方法是将原料熔炼浇铸成合金圆锭，再挤压成合金线材，线材拉拔后破碎成线段，清洗、烘干，内氧化温度为６５０℃～８２０℃，氧化压力为０．２ＭＰａ～０．７ＭＰａ，氧化时间为２０ｈ～５０ｈ；将内氧化后的材料压制成圆锭，挤压成线材或板、带材。本发明专利技术的电触头材料组织均匀、氧化率高且密度高，电阻率低；材料制备工艺简单、生产成本低、生产过程无污染物产生。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及银基电触头材料
，具体为以铋、铜、锌、镍为添加剂的银氧化 锡电触头材料及其制备方法。
技术介绍
作为环保型银氧化锡电触头材料，因具有优良的抗电弧侵蚀性、耐磨损性和更好 的抗熔焊性而被广泛应用在各类低压电器上，以取代有毒的银氧化镉材料。目前，银氧化锡电触头材料制备工艺主要分为内氧化法和粉末冶金法两大类。粉末冶金法的制备工艺主要有两种一种是采用银粉、氧化锡粉及添加剂混合，经 等静压、烧结、挤压及后续相应加工制成产品；另一种是雾化法，采用雾化工艺制取含添加 剂的银锡合金粉，经粉末氧化、等静压、烧结、挤压及后续相应加工制成产品。内氧化工艺主要是通过将银锡合金或含添加剂的银锡合金熔炼并浇铸成银锡合 金锭，经轧制、冲压成产品形状，再内氧化得到银氧化锡产品，或者经挤压、拉拔或轧制、高 温高压内氧化、破碎、压型、再次挤压及后续加工制成铆钉或片状触头产品。内氧化工艺生产的银氧化锡材料密度高、电阻率相对较低、电寿命长。银锡合金内 氧化时，是将银锡合金在富氧环境下加热，通过氧在银基体中的扩散，在合金内部生成氧化 锡颗粒，这种方法能够获得细小、弥散的氧化锡颗粒分布。其缺点在于由于扩散机制材料 往往形成中心贫氧化物区、晶界区域氧化锡颗粒聚集等，材料组织的这种不均勻现象导致 材料性能降低且不稳定。另外，锡在氧化过程中，不可避免的形成致密的氧化膜，阻碍氧渗 透到合金内部，使银锡合金难以氧化透彻，故形成未氧化的合金层。目前，解决上述内氧化过程中的问题，主要是采用高温高压及添加其它元素的方 法，破坏氧化膜来实现银锡合金的氧化。根据前人的研究，添加铟、铋、锑等金属元素对于促 进银锡合金的氧化有明显的效果，其中贵金属铟作为添加剂不仅能促进银锡合金的氧化， 还能改善银氧化锡材料的电性能，因而是合金内氧化法制造银氧化锡材料最普遍使用的添 加剂。添加铟的合金内氧化法银氧化锡材料通常称为银氧化锡氧化铟材料。例如专利技术专利 CN1167835A《银氧化锡氧化铟电触点用线材及其生产工艺》公开了一种含添加剂铟并采用 高温(760°C 860°C )高压G 6Kg/cm2)氧化的银氧化锡电触头用线材制造工艺，其所 制造的银氧化锡氧化铟材料加工性能及电性能相对较好。但是，铟的添加量往往需要达到 3 4% 表示质量分数，下同)的含量才能产生最佳的效果，而贵金属铟的价格最高时是 银价的数倍，即使是铟价下跌的现在，铟价仍远高于铋、铜、锌、镍等金属价格，这就使得银 氧化锡氧化铟材料的材料成本明显高于普通不含铟的银氧化锡材料。因而银氧化锡氧化铟 材料价格偏高，难以大量推广。为此有大量有关不含贵金属铟的银氧化锡电触头材料的制备方案的研究。如申请 号为200510032092. 2的专利技术专利《银氧化锡触头材料的制造方法》公开了一种含镍、铜、铋 等添加剂并采用粉末内氧化法制备银氧化锡材料的制备方法；申请号为200810059302. 0 的专利技术专利《银氧化锡/铜复合电触头及其制备方法》公开的电触头材料工作层是由银、氧化锡和混合稀土氧化物组成；申请号为200310120825.9的专利技术专利申请《电力机车 用电触头材料及制备方法》公开的银基合金材料是银铜、银锡、银锌合金材料；申请号为 200610045639. 7的专利技术专利申请《一种银氧化锡电触头材料的制备方法》是以SnO2粉AgSn 合金粉为原料；等等。这些方案均无需添加贵金属铟，降低了生产成本，但因为都是采用粉 末冶金法压制成型，材料未经 过挤压，所制备的材料密度、组织均勻性及加工性与内氧化挤 压法加工的材料有一定差距。申请号为90107574. 4的专利技术专利《电接触材料的内氧化方法和由该方法生产的 材料》公开的方案为银锡合金添加了少量的锆，采用最大达20MPa的高压进行内氧化，该 方法能够实现材料的完全氧化，但由于采用了高压氧化，对氧化设备提出了较高要求。同 时，该方法采用热压及冲压加工成最终的产品形状后进行内氧化，使得材料内部仍存在贫 氧化物区、晶界区域氧化锡颗粒聚集等组织不均勻现象，从而导致材料性能降低且不稳定。总之，目前公知的有关内氧化法银氧化锡电触头材料及制备工艺，仍普遍存在生 产成本偏高、材料组织均勻性差、材料性价比不高的缺点，难以适应当前对电触头材料日益 提高的电气性能及成本要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种银氧化锡电触头材料，以铋、铜、锌、镍为添加剂，不用 添加贵金属铟，材料成本较低，氧化物颗粒细小、分布均勻。本专利技术的另一目的在于提供一种银氧化锡电触头材料的制备方法，采用内氧化挤 压法，所制备的材料密度、组织均勻性及加工性均有提高，易于拉拔并冷镦加工成铆钉电触 头或经复合、轧制、冲压后加工成片状电触头，满足低压电器的使用要求。本专利技术公开的银氧化锡电触头材料包括银、锡的氧化物和添加剂的氧化物，其中 锡的氧化物含量为6 12wt%，添加剂的氧化物总含量为0. 44 3. 19wt%，不可避免的杂 质总含量< 0. ，余量为银。所述添加剂是铋、铜、锌、镍中的任一种或任意几种。添加剂铋、铜、锌可促进氧化，并改善材料的电性能，铜能提高氧化锡与银基体的 浸润性，改善材料的加工性；较佳方案为添加剂包括铋和铜，铋的氧化物含量为0. 44 2. 5wt%，铜的氧化物含量为0. 24 1. 84wt%。添加剂镍可细化晶粒，提高材料的组织均勻性，镍的氧化物含量为0 0. 61wt%。添加剂锌可促进氧化，并改善材料的电性能，锌的氧化物含量为0 2. 45wt%。本专利技术公开的银氧化锡电触头材料的制备方法具体如下A、制备合金制备合金的原料为银、锡和添加剂，所述添加剂是铋、铜、锌、镍中的任一种或任几 种；其中锡的含量为原料总重量的4. 8 9. 8wt%，添加剂的含量为原料总重量的0. 2 2wt%，余量为银。上述原料在感应熔炼炉中熔炼成合金熔液，经精炼后，浇铸成合金圆锭；B、破碎将A步骤所得的合金圆锭加热至720°C 760°C，挤压成合金线材；然后破碎成合 金线段，将合金线段进行清洗、烘干；合金圆锭挤压成Φ 5mm Φ 7mm的合金线材，再进行拉拔加工，合金线材拉拔加工 至直径为Φ Imm Φ 2. 5_。破碎的合金线段长度为10_ 50_。C、内氧化将B步骤所得的合金线段装入氧化炉中进行内氧化，其氧化温度为650°C 820 °C，氧化压力为0. 2MPa 0. 7MPa，氧化时间为20h 50h ；D、挤压成材C步骤氧化后的材料线段经酸洗、球磨、清洗、烘干处理后，压制成银氧化锡圆锭， 将银氧化锡圆锭挤压成线材或板、带材。所得线材经过拉拔、冷镦加工成铆钉电触头。所得板、带材经过复合、轧制、冲压加工成片状电触头。所述步骤A中添加剂含有铋和铜，其中铋的加入量为制备合金的原料总重量的 0. 2 1. 2wt%，铜的加入量为制备合金的原料总重量的0. 2 1. 5wt%。所述步骤A中添加剂镍的加入量为制备合金的的原料总重量的0 0. 5wt%。所述步骤A中添加剂锌的加入量为制备合金的的原料总重量的0 2wt%。本专利技术具有如下优点1、有效解决了银锡合金 采用内氧化工艺制备时，难以氧化完全的情况；2、添加剂可促进氧化，改善材料的电性能； 提高氧化锡与银基体的浸润性，改善材料的加工性；细化晶粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
银氧化锡电触头材料，包括银、锡的氧化物和添加剂的氧化物，其特征在于：所述材料中锡的氧化物含量为６～１２ｗｔ％；添加剂的氧化物总含量为０．４４～３．１９ｗｔ％；不可避免的杂质含量≤０．１ｗｔ％，余量为银；所述添加剂是铋、铜、锌、镍中的任一种或任意几种。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋德志，谭光讯，李镇鹏，聂宝鑫，章杰，
申请(专利权)人：桂林电器科学研究院，
类型：发明
国别省市：45