一种纳米氧化物改性铜基电接触材料的制备方法技术

一种纳米氧化物改性铜基电接触材料的制备方法，它涉及一种电接触材料的制备方法。本发明专利技术是要解决现有方法制备的铜基电接触材料的由于纳米相分散差和致密度低的问题。制备方法为：一、称取所需金属和铜合金粉末；二、将所需金属分别溶于硫酸后混合，再加入铜合金粉末，搅拌形成悬浊液；三、向悬浊液中滴入碳酸钠溶液，静置得到沉淀物；四、将沉淀物洗涤后进行干燥，然后进行煅烧，煅烧后过筛，得到透明导电氧化物和铜合金的混合粉末；五、将混合粉末冷压成型后进行烧结，再进行挤压和轧制，即得纳米氧化物改性铜基电接触材料。本发明专利技术制备的铜基电接触材料的纳米相分散好和致密度高。本发明专利技术应用于电工材料领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电接触材料的制备方法。
技术介绍
中等电流和大电流电器及能量传递与转换装置用电接触元件，通常采用粉末冶金方法制造的铜基电接触材料。电接触元件在机械冲击和局部电弧烧蚀等交变载荷条件下服役，因而对对电接触材料机械稳定性和耐电弧烧蚀特性提出了很高要求。随着纳米技术的发展，纳米相改性铜基复合材料作为电接触材料的应用越来越多，尤其纳米氧化物改性铜基电接触材料在实际使用中表现出良好的综合性能，具有巨大的应用潜力。纳米相具有较高的比表面积，因而其粉体具有强烈的团聚倾向以降低其表面能。采用常规的粉末混合工艺难以制备理想的含纳米相的铜基电接触材料。目前已报道的 纳米相改性铜基复合材料的制备方法主要有高能球磨、反应球磨法、化学镀法、内氧化法和化学共沉积法等。鉴于铜合金的物理化学特性，上述方法很难在实际应用中实现微纳米第二相在铜合金基体中的理想分散。同时，纳米相表面微观结构对其与铜基体之间的润湿性有着至关重要的影响，上述方法很难实现第二相表面微观结构的调控。如果铜基体与第二相之间润湿性不好，首先影响到的是材料致密化程度，即难于获得低孔隙率致密材料。对于粉末冶金体来说，相对于无孔隙坯件，含2%孔隙率的坯件抗拉强度下降50%。目前，纳米相改性铜基复合材料制备的各种方法中，最广泛应用的仍然是传统的粉末冶金致密化工艺方法，即将混合的复合粉体冷压成型，然后通过烧结、复压、退火等环节实现致密化。复压环节的目的在于降低残余孔隙率(烧结后的坯件孔隙率一般为15—20% )，但其并不能充分保证残余孔隙率达到所要求的水平，这一点对铜基电接触材料尤为明显。也有些方法为降低触头烧结时的孔隙率，在混合粉末中引入具有活化烧结作用的添加剂，但这种条件下会出现成品件的强度不足的问题。利用复压和中间热处理工艺，使触头坯件多次变形的达到致密化的方法已经一种成型的工艺技术。但这种方法的缺点在于，采用两次复压，甚至三次复压，孔隙率也难于降低到I. 0%以下。因此这类材料在电工领域的进一步应用和发展遇到的主要障碍在于，现行工艺方法无法解决其纳米相分散差和致密度低这两方面的问题。
技术实现思路
本专利技术是要解决现有方法制备的铜基电接触材料的由于纳米相分散差和致密度低的问题，提供了。本专利技术，是按以下步骤进行一、称取金属X、锌和铜合金粉末，其中金属X和锌的质量比为任意比，金属X和锌的总量与铜合金粉末的质量比为(I 3) (22 24) ;二、将步骤一中的金属X和锌分别溶于质量百分含量为20 25%的硫酸，溶解后再混合，然后再加入铜合金粉末，在60 85°C水浴条件下搅拌形成悬浊液；三、向悬浊液中滴入13 16%碳酸钠溶液，至悬浊液pH值为7. O 7. 4后静置，得到沉淀物；四、将沉淀物经蒸馏水洗涤后进行真空干燥，在氩气保护条件下进行煅烧，煅烧温度为900 950°C，煅烧时间为2 4h，煅烧后过筛，得到透明导电氧化物A和铜合金的混合粉末；五、将步骤四中的混合粉末冷压成型后进行烧结，烧结温度为860 930°C，烧结时间为2 4h，再进行挤压和轧制，即得纳米氧化物改性铜基电接触材料；其中步骤一中金属为铝或镓，铜合金粉末是由O. 004% O. 01%镧、O. 1% O. 2%锆和余量铜组成；步骤四中的透明导电氧化物A为铝掺杂氧化锌或镓掺杂氧化锌。本专利技术，是按以下步骤进行一、称取金属Y、锡和铜合金粉末，其中金属Y和锡的质量比为任意比，金属Y和锡的总量与铜合金粉末的质量比为(I 3) (14 17) ;二、将步骤一中的金属Y和锡分别溶于质量百分含量为20 25%的硫酸，溶解后再混合，然后再加入铜合金粉末，在60 85°C水浴条件下搅拌形成悬浊液；三、向悬浊液中滴入13 16%碳酸钠溶液，至悬浊液pH值为7. O 7. 4后静置，得到沉淀物；四、将沉淀物经蒸馏水洗涤后进行真空干燥，在氩气保护条件下进行煅烧，煅烧时间为2 4h，煅烧温度为900 950°C，煅烧后过筛，得到透明导电氧化物B和铜合金的混合粉末；五、将步骤四中的混合粉末冷压成型后进行烧结，烧结温度为860 930°C，烧结时间为2 4h，再进行挤压和轧制，即得纳米氧化物改性铜基电接触材料；其中 步骤一中金属为锑或钥，铜合金粉末是由O. 004% O. 01%镧、O. I % O. 2%锆和余量铜组成；步骤四中的透明导电氧化物B为锑掺杂氧化锡或钥掺杂氧化锡。本专利技术，是按以下步骤进行一、称取金属Z、锡和铜合金粉末，其中金属Z、锡的摩尔比为I : 1，金属Z和锡总量与铜合金粉末的质量比为(I 3) (13 16) ;二、将步骤一中的金属Z和锡分别溶于质量百分含量为20 25%的硫酸，溶解后再混合，然后再加入铜合金粉末，在60 85°C水浴条件下搅拌形成悬浊液；三、向悬浊液中滴入13 16%碳酸钠溶液，至悬浊液pH值为7. O 7. 4后静置，得到沉淀物；四、将沉淀物经蒸馏水洗涤后进行真空干燥，在氩气保护条件下进行煅烧，煅烧温度为900 950°C，煅烧时间为2 4h，煅烧后过筛，得到透明导电氧化物C和铜合金的混合粉末；五、将步骤四中的混合粉末冷压成型后进行烧结，烧结温度为860 930°C，烧结时间为2 4h，再进行挤压和轧制，即得纳米氧化物改性铜基电接触材料；其中步骤一中金属为锌或镉，铜合金粉末是由O. 005% O. 01%镧、O. 2% O. 3%锆和余量铜组成；步骤四中的透明导电氧化物C为锡酸锌或锡酸镉。本专利技术采用化学共沉积法制备纳米氧化物改性铜基电接触材料，化学共沉积的方法首先可以保证第二相先驱体以纳米尺度存在，并在铜粉末体中均匀分布，因而在煅烧形成了均匀分散的复合体系。在后续的挤压和轧制过程中，由于强塑性变形，还会使第二相的分布更加均匀和弥散，从而充分保证了纳米氧化物在铜合金基体中的分散性。由于第二相均匀弥散，不存在明显的团聚现象，避免了颗粒团聚形成的孔隙的存在，从而提高复合材料的致密度。同时，后续强烈的塑性变形使材料中可能存在的孔隙闭合，并在后续热处理过程中形成冶金结合，从而降低材料的孔隙率，达到致密化的目的。具体实施例方式具体实施方式一本实施方式的，是按以下步骤进行一、称取金属X、锌和铜合金粉末，其中金属X和锌的质量比为任意t匕，金属X和锌的总量与铜合金粉末的质量比为(I 3) (22 24) ;二、将步骤一中的金属X和锌分别溶于质量百分含量为20 25%的硫酸，溶解后再混合，然后再加入铜合金粉末,在60 85°C水浴条件下搅拌形成悬池液；三、向悬池液中滴入13 16%碳酸钠溶液，至悬浊液PH值为7. O 7. 4后静置，得到沉淀物；四、将沉淀物经蒸馏水洗涤后进行真空干燥，在氩气保护条件下进行煅烧，煅烧温度为900 950°C，煅烧时间为2 4h，煅烧后过筛，得到透明导电氧化物A和铜合金的混合粉末；五、将步骤四中的混合粉末冷压成型后进行烧结，烧结温度为860 930°C，烧结时间为2 4h，再进行挤压和轧制，即得纳米氧化物改性铜基电接触材料；其中步骤一中金属为铝或镓，铜合金粉末是由O. 004% O. 01%镧、·O.1% O. 2%锆和余量铜组成；步骤四中的透明导电氧化物A为铝掺杂氧化锌或镓掺杂氧化锌。本实施方式中所用的金属和铜合金均为粉体，煅烧后过筛的目数取决于铜合金粉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米氧化物改性铜基电接触材料的制备方法，其特征在于纳米氧化物改性铜基电接触材料的制备方法是按以下步骤进行：一、称取金属X、锌和铜合金粉末，其中金属X和锌的质量比为任意比，金属X和锌的总量与铜合金粉末的质量比为(1～3)∶(22～24)；二、将步骤一中的金属X和锌分别溶于质量百分含量为20～25％的硫酸，溶解后再混合，然后再加入铜合金粉末，在60～85℃水浴条件下搅拌形成悬浊液；三、向悬浊液中滴入13～16％碳酸钠溶液，至悬浊液PH值为7.0～7.4后静置，得到沉淀物；四、将沉淀物经蒸馏水洗涤后进行真空干燥，在氩气保护条件下进行煅烧，煅烧温度为900～950℃，煅烧时间为2～4h，煅烧后过筛，得到透明导电氧化物A和铜合金的混合粉末；五、将步骤四中的混合粉末冷压成型后进行烧结，烧结温度为860～930℃，烧结时间为2～4h，再进行挤压和轧制，即得纳米氧化物改性铜基电接触材料；其中步骤一中金属为铝或镓，铜合金粉末是由0.004％～0.01％镧、0.1％～0.2％锆和余量铜组成；步骤四中的透明导电氧化物A为铝掺杂氧化锌或镓掺杂氧化锌。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邵文柱，甄良，王文寿，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：