一种高氧化物含量片状触头材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高氧化物含量片状触头材料的制备方法。该方法适用于两类材料，一类为银氧化镉材料，按重量百分比，含银75-82%，氧化镉15-22%，氧化铜0-5.5%、氧化镍0.1-0.3%，以及微量其它氧化物；另一类为银氧化锡氧化铟材料，按重量百分比，含银78-85%，氧化锡11-17%，氧化铟3-8%、氧化镍0.05-0.25%，以及微量其它氧化物。该制备方法包括熔炼、挤压、复银热轧、冷轧、冲制、高温扩散退火处理、内氧化处理和后处理工序，所制备电接触材料具有氧化物含量高、复银界面结合强度高的特点，而且生产流程简单，适合大批量生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电触头的制造工艺，尤其是一种高氧化物含量片状触头材料的制备方法。
技术介绍
银金属氧化物触点材料具有优良的抗熔焊性、抗电弧侵蚀性、低而稳定的接触电阻以及良好的加工性能，在继电器、控制器、各种电流等级交流接触器和小型断路器上得到广泛应用。目前银金属氧化物触点材料通常采用合金预氧化法和合金内氧化法制备。合金预氧化法制备触头氧化物颗粒细小，组织均匀，但材料致密性和加工性差，角料回收复杂困难。合金内氧化法采用常规的熔铸-挤压-热轧-冷轧-冲制-内氧化工艺，适合大批量生产，是目前银金属氧化物片状触点的主要制备方法。目前广泛应用的内氧化法制备银氧化镉、银氧化锡氧化铟触头材料氧化物含量约为15wt%及以下，即银含量在85wt%及以上。随着贵金属资源日益枯竭和银价的持续波动，电器生产厂家在触点方面的成本压力日益明显，开发性能优良的高氧化物含量触点以达到节银目的，成为广大触点制造商的一个研究方向。据报道，AgCdO17触点已经成功批量应用于32-800A等级的交流接触器上，而该触点材料较AgCdO12触点节银效果可达10%左右。专利CN 101651051B报道了一种雾化法制备的多元增强银氧化镉电接触材料，含CdO 5-12wt%，ZnO 1-5wt%，SnO2 1-5wt%的一种或者几种，余量Ag，取得良好的节银效果。由于银金属氧化物抗熔焊性能极好，故难以与其它元件的焊接，通常在触点内氧化前复合一层纯银，以提高焊接面与焊料的润湿性，便于与其它元件的焊接。因此，在银金属氧化物触点和银层的接合处就存在着一个氧化物浓度从高到零的断崖。由于银层和合金层是一种机械接合界面，接合面虽然有溶质原子浓度差，但是在较高氧压条件下内氧化，溶质原子在较短时间内来不及穿过该机械接合面，就被原位氧化成金属氧化物颗粒并扩散困难，而材料内部与氧气形成逆扩散的溶质原子则不断地往材料表面扩散，扩散至该接合面后又被氧化固定，这就造成了界面处氧化物含量浓度高而形成聚集。对于低氧化物含量的银氧化物触点而言，银层和银氧化物层的氧化物浓度相差小，对银层和银氧化物层的结合强度影响较小；而高氧化物含量的银金属氧化物材料，复银界面两侧的氧化物浓度差别大，易出现复银界面氧化物聚集现象。图1示出了常规内氧化工艺处理后的高氧化物含量材料扫描电镜照片及区域能谱分析镉元素随距离变化曲线，可见常规工艺制备材料在复银界面形成了氧化物聚集，在复银结合面两侧存在镉浓度的断崖。由于银层和银氧化物层的物理性能大不相同，复银界面形成氧化物聚集后，可大大降低焊接银层与银氧化物的结合强度，在触点分断时易发生银层与银氧化物分离或脱落的现象，导致触点失效。 
技术实现思路
为了克服高氧化物含量触点材料存在的不足，本专利技术提供一种高氧化物含量片状触头材料的制备方法，该方法结合传统制备工艺与高温扩散退火，制备的电接触材料具有氧化物含量高、复银界面结合强度高的特点，本专利技术采用的技术解决方案是：一种高氧化物含量片状触头材料的制备方法，包括以下步骤：（1）合金熔炼铸造：称取银锭，在中频感应炉中熔化后，依次加入镉锭、无氧铜、镍片以及含铝元素、锌元素、铋元素中一种或几种的原料或锡锭、铟锭、镍片以及含铜元素、锌元素、锑元素中一种或几种的原料，熔化完全均匀后浇铸成铸锭；（2）挤压：在加热炉中保温加热，挤压成板材；（3）复银热轧：将板材焊接银板后一同放入加热炉中加热，热轧成复银板材；（4）冷轧-冲制：将复银板材经多道次冷轧后冲制成片状触点，所述的片状触点厚度为0.5-3mm；（5）高温扩散退火处理：将片状触点在中性保护性气氛下，加热至500-800℃退火2h，保温1-8h；（6）内氧化处理：将退火处理的触点取出放入内氧化炉里进行内氧化处理，内氧化温度为600-800℃，氧压0.5-1.2MPa，时间为15-150h，；（7）后处理：内氧化处理后的触点经研磨、抛光、清洗干燥后即得所述的高氧化物含量片状触头材料。所述的一种高氧化物含量片状触头材料的制备方法，所述的步骤（2）挤压中在炉中加热时间为10min-4h，温度为600-850℃，加热炉为中频感应炉和电阻炉的一种。所述的一种高氧化物含量片状触头材料的制备方法，所述的步骤（3）复银热轧中在加热炉中加热5min-2h，加热温度为550-800℃，加热炉为中频感应炉和电阻炉的一种。所述的一种高氧化物含量片状触头材料的制备方法，所述的步骤（5）中所述中性保护性气氛为氮气和氩气中的一种，加热方式为电阻炉加热。所述的一种高氧化物含量片状触头材料的制备方法，适用于以下两类材料：一类是银氧化镉电触头材料，按重量百分比，其组分和含量分别如下：银75-82%，氧化镉15-22%，氧化铜0-5.5%、氧化镍0.1-0.3%，余量为氧化铝、氧化锌、氧化铋中的一种或几种； 一类是银锡铟合金电触头材料：银78-85%，氧化锡11-17%，氧化铟3-8%、氧化镍0.05-0.25%，余量为氧化铜、氧化锌、氧化锑的一种或几种。本专利技术提供了一种高氧化物含量片状触头材料及其制备方法，本专利技术的有益效果如下：（1）氧化物含量高：本专利技术制备的银氧化镉触点材料氧化物含量范围为17%- 25%，银氧化锡氧化铟触点材料的氧化物含量为15%-22%。触点材料中氧化物含量高，相应的其银含量就低，可达到节银的目的。（2）复银界面结合强度高：将界面附近溶质原子氧化物的断崖式浓度分布转变成梯度浓度分布，从根本上解决了高氧化物含量触点材料复银界面氧化物聚集而导致结合强度低的问题。（3）工艺连续简单：本专利提供的高氧化物含量触头材料的制备工艺，连续简单，适合大批量生产。 附图说明图1是常规内氧化工艺处理后的高氧化镉含量触点的扫描电镜照片和对应区域能谱分析镉浓度随距离变化曲线。图2实施例一所制备材料的扫描电镜照片和对应区域能谱分析镉浓度随距离变化曲线。 具体实施方式：下面通过实施例对本专利技术进行具体的描述，只用于对本专利技术进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限定，该领域的技术工程师可根据上述专利技术的内容对本专利技术作出一些非本质的改进和调整。实施例一  称取16.2kg银锭，在中频感应炉中熔化后，依次加入3.09kg镉锭、0.66kg无氧铜、0.04kg镍片以及0.01kg铝锌中间合金，熔化完全均匀后浇铸成铸锭，在850℃炉子中保温4小时，挤压成板材，板材焊接银板后一同放入中频感应加热炉中加热5分钟至700℃，热轧成复银板材，板材经多道次冷轧后冲制成1.50mm厚的片状触点，然后将触点在氮气保护气氛下，700℃退火2h，然后将触点取出放入内氧化炉里进行内氧化处理，内氧化温度为750℃，氧压0.8MPa，时间为65小时，最后经研磨、抛光、清洗干燥后即得成品。本实施例所制得银氧化镉电触头材料成品含氧化镉17%，氧化铜4%，氧化镍0.24%，余量为银和微量氧化铝、氧化锌。成品物理性能为：密度9.78g/cm3（不含银层），电阻率3.24 μ本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高氧化物含量片状触头材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）合金熔炼铸造：称取银锭，在中频感应炉中熔化后，依次加入镉锭、无氧铜、镍片以及含铝元素、锌元素、铋元素中一种或几种的原料或锡锭、铟锭、镍片以及含铜元素、锌元素、锑元素中一种或几种的原料，熔化完全均匀后浇铸成铸锭；（2）挤压：在加热炉中保温加热，挤压成板材；（3）复银热轧：将板材焊接银板后一同放入加热炉中加热，热轧成复银板材；（4）冷轧‑冲制：将复银板材经多道次冷轧后冲制成片状触点，所述的片状触点厚度为0.5‑3mm；（5）高温扩散退火处理：将片状触点在中性保护性气氛下，加热至500‑800℃退火2h，保温1‑8h；（6）内氧化处理：将退火处理的触点取出放入内氧化炉里进行内氧化处理，内氧化温度为600‑800℃，氧压0.5‑1.2MPa，时间为15‑150h，；（7）后处理：内氧化处理后的触点经研磨、抛光、清洗干燥后即得所述的高氧化物含量片状触头材料。

【技术特征摘要】
1. 一种高氧化物含量片状触头材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）合金熔炼铸造：称取银锭，在中频感应炉中熔化后，依次加入镉锭、无氧铜、镍片以及含铝元素、锌元素、铋元素中一种或几种的原料或锡锭、铟锭、镍片以及含铜元素、锌元素、锑元素中一种或几种的原料，熔化完全均匀后浇铸成铸锭；
（2）挤压：在加热炉中保温加热，挤压成板材；
（3）复银热轧：将板材焊接银板后一同放入加热炉中加热，热轧成复银板材；
（4）冷轧-冲制：将复银板材经多道次冷轧后冲制成片状触点，所述的片状触点厚度为0.5-3mm；
（5）高温扩散退火处理：将片状触点在中性保护性气氛下，加热至500-800℃退火2h，保温1-8h；
（6）内氧化处理：将退火处理的触点取出放入内氧化炉里进行内氧化处理，内氧化温度为600-800℃，氧压0.5-1.2MPa，时间为15-150h，；
（7）后处理：内氧化处理后的触点经研磨、抛光、清洗干燥后即得所述的高氧化物含量片状触头材料。
2. 根据权利要求1所述的一种高氧化物含量片状触头材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤（2）挤压中在炉中加热时间为10min-4h...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏承东，万岱，翁桅，缪仁梁，刘立强，柏小平，鲁香粉，林万焕，
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