一种包括金属和金属氧化物的电触头材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种包括金属和金属氧化物的电触头材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：（a）配制金属氧化物前驱体的溶液;（b）浸渍金属微粉：将金属微粉加入到所述金属氧化物前驱体的溶液中，混合均匀，待反应0.5至24小时后，过滤、干燥得到由所述金属氧化物前驱体所包覆的金属微粉;（c）热处理：将步骤（b）所得的金属微粉在非还原性气氛下于150～900℃焙烧1至10小时，从而制备得到包括金属和金属氧化物的电触头材料。本发明专利技术还涉及一种利用该制备方法所制成的包括金属和金属氧化物的电触头材料。

【技术实现步骤摘要】
一种包括金属和金属氧化物的电触头材料及其制备方法
本专利技术涉及一种电触头材料及其制备方法，特别涉及一种包括金属和金属氧化物的电触头材料及其制备方法。
技术介绍
金属基电触头材料（比如银基、铜基）是目前应用最为广泛的电接触材料。为了提高其综合性能、降低成本，在其中复合添加不同类型氧化物、碳化物是最为常见的方法。目前制备包括金属和金属氧化物的复合触头材料的方法主要有合金内氧化法和粉末冶金法。粉末冶金法包括混粉法、共沉积法和超声化学包覆法。混粉法是将金属和金属氧化物的粉末混合，压制成型然后进行烧结。该工艺虽能在较大范围内调整材料的成份，使得材料成分及质量较其它方法易于控制，保证了产品性能的一致性，可制备出组织较均匀、体积较大、性能较稳定的触头材料，但材料密度较低，氧化物颗粒与基体的界面润湿性差、界面结合强度弱，耐电弧腐蚀性较差。共沉积法是先选择共沉淀剂如Na2CO3或（NH4）2C2O4等，加入到含有银离子和金属阳离子的盐溶液中，使溶液中的金属离子以盐的形式形成沉淀，析出之后得到该沉淀，洗涤、焙烧或通过还原处理制得分散均匀的混合粉末，然后压制成形，烧结可得所需的电触头材料。这种方法制备的银金属氧化物触头材料中第二相弥散分布均匀，电性能良好，但也有其缺点，如制粉工艺复杂，每批粉末质量的稳定性不容易控制，这主要是涉及湿法化学反应过程的原因导致的。超声化学包覆法主要是用湿法化学法制备银粉包覆导电金属氧化物复合粉末，这主要在超声条件下进行，然后通过粉末冶金的具体工艺制得银金属氧化物触头材料。采用这种方法时引入了超声能量，而超声空化作用大大增强了包覆银金属层与金属氧化物粉末的结合强度，而且超声波的作用使金属氧化物粉末更加均匀分布地在反应悬浮液中，从而实现每个金属氧化物颗粒被金属银的沉淀所包覆，如果变多相烧结为单相烧结的话，可以达到降低烧结温度、改善烧结效果的目的。合金内氧化工艺也是目前应用比较广泛的一种制备电触头材料的方法。具体的工艺是先于真空或惰性气体中熔炼银金属合金，再在含氧气氛中加热银金属合金，使金属转变金属氧化物。通过合金内氧化法制备的银金属氧化物材料密度高、致密性好、氧化物质点细小、耐电弧腐蚀、电寿命长，且适合于大批量生产，但产品表面和内部结构不均匀，触头尺寸不宜太厚，而中间有贫氧化物层，导致其组织均匀性差。随着电器工业的发展，对金属基氧化物电触点材料提出更苛刻、更全面的要求。通过对国内外电触头材料的应用现状和制备工艺了调研分析了解，添加相的颗粒尺寸、分散情况对电接触材料的最终性能起到至关重要的影响。总体来说，在现有技术中：（1）粉末冶金法的特点是能在较大范围内调整合金的成分，可制备组织均匀、体积较大的触头，但是由于合金密度的限制，触头电寿命较差。（2）合金内氧化法的特点是合金密度高、触头电磨损小、寿命长、便于大批量生产，但缺点也很明显，即产品尺寸不宜太厚，组织容易出现不均匀性，存在氧化物贫富区的缺点，对材料的电气性能不利。
技术实现思路
出于解决现有技术中的上述缺陷，本专利技术提出一种均匀混粉的方法、从而实现金属氧化物在金属基体中的均匀分散。本专利技术是以浸渍法制备包括金属和金属氧化物的复合触头材料，具体是将金属微粉浸入到金属氧化物前驱体的溶胶中，反应一段时间后得到由金属氧化物前驱体所包覆的金属微粉，再进行热处理制备得到金属-金属氧化物复合粉体材料。本专利技术具体包括以下步骤：一种包括金属和金属氧化物的电触头材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：（a）配制金属氧化物前驱体的溶液;（b）浸渍金属微粉：将粉末冶金的金属微粉加入到所述金属氧化物前驱体的溶液中，混合均匀，待反应0.5至24小时后，过滤、干燥得到由所述金属氧化物前驱体所包覆的金属微粉;（c）热处理：将步骤（b）所得的金属微粉在非还原性气氛下于150～900℃焙烧1至10小时，从而制备得到包括金属和金属氧化物的电触头材料。所述金属微粉可以是银、铜或镍。本领域技术人员也可以选用其它适当的金属微粉。所述金属氧化物包括SnO2、ZnO、CuO、In2O3、Ni2O、WO3、MoO3中的一种或几种。所述非还原性气氛包括惰性气氛或氧化气氛。所述惰性气氛包含氮气和稀有气体。所述稀有气体为氩气、氦气、氖气中的一种或几种。所述电触头材料中的金属的质量百分数为82%至99.9%。所述金属氧化物前驱体的溶液为醋酸盐溶胶、氢氧化物溶胶等中的一种或几种。另外，所述金属氧化物前驱体的溶液还可以为醋酸盐凝胶、氢氧化物凝胶等中的一种或几种。本领域技术人员可根据不同的金属氧化物，选择适当的焙烧温度和焙烧时间。本方法可通过工艺调控得到尺寸均一的纳米级金属氧化物均匀包覆的金属微粉，实现了金属微粉与金属氧化物粉体的充分均匀混合，为触点材料的制备提供了一种成本较低，制备工艺较简单、基体相与增强添加相能均匀混合的新方法。本方法解决了目前常用的机械混粉的混合均匀性问题，其中的复合工艺减少了粉末冶金过程中的杂质含量，同时也避免了由合金内氧化法所制得的电触头存在氧化物贫富区的缺点，提高了纳米氧化物分布的弥散程度，改善了电触头质量。在本专利技术中可以实现：（1）以金属氧化物前驱体溶液热处理所得到的金属氧化物易于通过工艺参数调控来得到尺寸均一的纳米级金属氧化物；（2）将金属微粉浸渍在金属氧化物前驱体溶液中，金属氧化物前驱体溶液在搅拌或超声分散的条件下会均匀包覆在金属微粉的表面，后经热处理工艺，易于得到金属氧化物均匀包覆的金属微粉，实现了金属微粉与金属氧化物的充分均匀混合；（3）成本较低，制备工艺较简单。本专利技术还涉及一种利用该制备方法所制成的包括金属和金属氧化物的电触头材料。该电触头材料包括金属微粉，通过将该金属微粉加入到配制好的金属氧化物前驱体的溶液中，混合均匀，待反应0.5至24小时后，过滤、干燥得到由所述金属氧化物前驱体所包覆的金属微粉;将由所述金属氧化物前驱体所包覆的金属微粉在非还原性气氛下于150～900℃焙烧1至10小时，从而该电触头材料包括金属和金属氧化物。所述金属微粉是银、铜或镍。所述金属氧化物包括SnO2、ZnO、CuO、In2O3、Ni2O、WO3、MoO3中的一种或几种。所述非还原性气氛包括惰性气氛或氧化气氛。所述电触头材料中的金属的质量百分数为82%至99.9%。所述金属氧化物前驱体的溶液为醋酸盐溶胶、氢氧化物溶胶中的一种或几种。所述金属氧化物前驱体的溶液为醋酸盐凝胶、氢氧化物凝胶中的一种或几种。所述惰性气氛包含氮气和稀有气体。所述稀有气体为氩气、氦气、氖气中的一种或几种。本领域技术人员可根据不同的金属氧化物，选择适当的焙烧温度和焙烧时间。根据本专利技术可得到尺寸均一的纳米级金属氧化物均匀包覆的金属微粉，实现了金属微粉与金属氧化物粉体的充分均匀混合，本专利技术提供了一种成本较低，制备工艺较简单、基体相与增强添加相能均匀混合的电触头材料。根据本专利技术的触点材料解决了目前常用的机械混粉的混合均匀性问题，其中的复合工艺减少了粉末冶金过程中的杂质含量，同时也避免了由合金内氧化法所制得的电触头存在氧化物贫富区的缺点，提高了纳米氧化物分布的弥散程度，改善了电触头质量。根据本专利技术的电触头材料包括以下优势：（1）以金属氧化物前驱体溶液热处理所得到的金属氧化物易于通过工艺参数调控来得到尺寸均一的纳米级本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括金属和金属氧化物的电触头材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：（a）配制金属氧化物前驱体的溶液;（b）浸渍金属微粉：将金属微粉加入到所述金属氧化物前驱体的溶液中，混合均匀，待反应0.5至24小时后，过滤、干燥得到由所述金属氧化物前驱体所包覆的金属微粉;（c）热处理：将步骤（b）所得的金属微粉在非还原性气氛下于150～900℃焙烧1至10小时，从而制备得到包括金属和金属氧化物的电触头材料。

【技术特征摘要】
1.一种包括金属和金属氧化物的电触头材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：(a)配制金属氧化物前驱体的溶液；(b)浸渍金属微粉：将金属微粉加入到所述金属氧化物前驱体的溶液中，混合均匀，待反应0.5至24小时后，过滤、干燥得到由所述金属氧化物前驱体所包覆的金属微粉；(c)热处理：将步骤(b)所得的金属微粉在非还原性气氛下于150～900℃焙烧1至10小时，从而制备得到包括金属和金属氧化物的电触头材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属微粉是银、铜或镍。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属氧化物包括SnO2、ZnO、CuO、In2O3、Ni2O、WO3、MoO3中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述非还原性气氛包括惰性气氛或氧化气氛。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述电触头材料中的金属的质量百分数为82％至99.9％。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属氧化物前驱体的溶液为醋酸盐溶胶、氢氧化物溶胶中的一种或几种。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属氧化物前驱体的溶液为醋酸盐凝胶、氢氧化物凝胶中的一种或几种。8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述惰性气氛包含氮气和稀有气体。9.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖奕坚，刘楠，赵斌元，李佳，周洁，王垒，
申请(专利权)人：施耐德电器工业公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR