一种环保型纳米掺杂Ag/SnO2电触头材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种Ag/SnO2电触头用粉末、基于该Ag/SnO2电触头用粉末获得的Ag/SnO2电触头材料及它们的制备方法，具有氧化物颗粒细小、分布均匀、环保，成本较低、导电性好和耐磨性好的特点。制备Ag/SnO2电触头用粉末的方法具有：步骤1，将氧化锡、氧化镧和氧化铜按质量比1：（0.08～0.5）:（0.05～0.7）混合，用转速800～1500转/分的高能球磨法制备纳米复合粉体；以及步骤2，将步骤1中制得的纳米复合粉体和银粉依银粉88～95%、纳米复合粉体5～12%的质量配比，以转速100～300转/分钟进行球磨，均匀地进行混合，使得纳米复合粉体嵌入到银粉的颗粒中。

【技术实现步骤摘要】
一种环保型纳米掺杂Ag/SnO2电触头材料的制备方法
本专利技术涉及一种环保型银基合金复合材料的制备方法，具体涉及一种Ag/SnO2电触头用粉末、Ag/SnO2电触头材料及其制备方法。
技术介绍
目前，作为公知的Ag/SnO2电触头材料的技术，具有非专利文献1～4以及专利文献1～4。以上公开的技术在制作Ag/SnO2触头材料时，采用了不同的掺和物及制备方法,有的采用高纯金属雾化、氧化技术制备氧化物粉末，存在银的含量高、成本大、工艺要求严格等缺点，且在高温下容易引起氧化物颗粒偏聚，影响触头材料使用寿命，难以工业化应用。同时，很多商用触头材料含有对人体和环境有害的镉元素，所以开发一种环保型性能更为优异的替代材料成为当务之急。另外，以上技术没有很好解决氧化物细小均匀分布的关键问题。非专利文献1：《新型银氧化锡电接触材料》（稀有金属材料与工程[J]，2005，34(3)：483～485）非专利文献2：《Ag/SnO2电接触头材料的制备和直流电弧侵蚀形貌特征》（稀有金属材料与工程[J]，2005，3：3～6）非专利文献3：《反应合成Ag/SnO2电接触材料的电接触性能研究》（稀有金属[J]，2007，4：486～490）非专利文献4：《表面修饰对Ag/SnO2触头材料组织性能的影响》（材料热处理学报[J]，2006，5：118～121）专利文献1：《纳米银氧化锡电触头及其制备方法》，申请号：02146696.3，公开号：CN1417817，公开日：2003.05.14专利文献2：《掺杂金属氧化物银-二氧化锡电触头材料及其制备方法》，申请号：03100430.X，公开号：CN1425782，公开日：2003.06.25专利文献3：《制备亚微米银-二氧化锡电触头材料的方法》，申请号：200410019869.7，公开号：CN1595568，公开日：2005.03.16专利文献4：日本特开昭51-2619
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种掺杂氧化物细小均匀分布的Ag/SnO2电触头材料的制备方法，通过化学法添加掺杂有氧化镧的纳米氧化锡，以及氧化铜等氧化物，替代对人体和环境有害的镉元素来改善电触头材料性能，使氧化物细小均匀分布于银基体，解决了上述
技术介绍
中触头材料的氧化物易于偏聚，导致电触头温升高，耐电弧磨损性较差、电触头寿命低等缺点。本专利技术的第1技术方案是一种制备Ag/SnO2电触头用粉末的方法，其特征在于，具有以下步骤：步骤1，将氧化锡、氧化镧和氧化铜按质量比1：（0.08～0.5）:（0.05～0.7）混合而得到混合粉体，针对所述混合粉体用转速800～1500转/分的高能球磨法制备纳米复合粉体；以及步骤2，将步骤1中制得的纳米复合粉体和银粉依银粉88～95%、纳米复合粉体5～12%的质量配比，以转速100～300转/分钟进行球磨，均匀地进行混合，使得纳米复合粉体嵌入到银粉的颗粒中。此外，也可以在步骤3中，对步骤2中获得的粉末进行造粒。另外，本专利技术的第2技术方案是一种制备Ag/SnO2电触头材料的方法，其特征在于，具有以下步骤：步骤4，将上述步骤3中造粒后的粉末进行成型、烧结；以及步骤5，对步骤4中获得的材料进行退火。此外，本专利技术涉及通过以上方法制备的Ag/SnO2电触头用粉末、Ag/SnO2电触头材料。本专利技术的有益效果是：根据本专利技术的Ag/SnO2电触头用粉末、Ag/SnO2电触头材料及其制备方法，Ag/SnO2电触头材料具有氧化物颗粒细小、分布均匀、环保，成本较低、导电性好和耐磨性好的特点，具有更广阔的应用前景。附图说明图1是根据本专利技术利用酒精为助磨剂，高能球磨1～3小时后，制得纳米掺杂SnO2复合粉体，并将制得的纳米复合粉体和银粉按一定比例以转速100～300转/分钟进行球磨，球磨3～9小时后制得复合银氧化物粉体的微观形貌；氧化物纳米粉体嵌入到银颗粒状中，氧化物弥散分布于基体。图2是将图1球磨混粉后得到的复合银氧化物粉体放入温度500～650℃的炉中，保温1～3小时退火处理后，在100～190MPa压力下等静压成型，将成型后的样品放入300～550℃的炉中保温0.5～1.5小时，然后放入700～820℃的炉中保温5～7小时后取出，在100～180MPa压力下，热挤压制得型材，制得型材的微观组织形貌。图3是利用高能球磨法制得纳米掺杂SnO2复合粉体，并将制得的纳米复合粉体和银粉按一定比例经球磨混粉2小时后制得的复合银氧化物粉体的微观形貌；由于球磨时间过短，纳米氧化物复合粉体没有嵌入到银颗粒状中。本专利技术方法一种实施过程中制得的纳米氧化物粉末和银粉混合后扫描电镜形貌；氧化物纳米粉体没有嵌入到银颗粒状中。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明。但是，本专利技术并不限于以下实施方式。[制备方法综述]<Ag/SnO2电触头用粉末>以下，对本专利技术制备纳米掺杂Ag/SnO2电触头用粉末的方法进行说明。首先，在步骤1中，将氧化锡、氧化镧和氧化铜按质量比1：（0.08～0.5）:（0.05～0.7）混合，用高能球磨法（即，转速800～1500转/分钟）制备纳米复合粉体。优选氧化锡、氧化镧和氧化铜的粒径均为40～270微米。优选在进行高能球磨时，球料质量比为（10～30）:1，以酒精为介质，球磨总时间为1～3小时，每隔30分钟停顿10分钟（该停顿的时间不计入球磨总时间中），筛分出样品，在室温下晾干。对于所得到的纳米复合粉体，采用比表面积测试仪和李氏瓶分别测试制得复合粉体的比表面积和密度，计算制得粉体的平均粒径为100～500纳米。优选球磨球体采用钢磨球。此外，例如，钢磨球的密度为7.8g/m3，钢磨球的体积为球磨罐体容积的0.040%～0.355%，钢磨球和粉体体积占球磨罐体容积的30～40%。随后，在步骤2中，将上述制得的纳米复合粉体和银粉依质量配比：银粉88～95%，纳米复合粉体5～12%称重，以转速100～300转/分钟进行球磨，均匀地进行混合，使得纳米复合粉体嵌入到银粉的颗粒中（参见图1）。优选作为上述银粉，使用将粒径为60～80微米和40～53微米的银粉按质量比(1～10):（0～2）的比例混合而成的银粉。此外，优选在球磨时，球料质量比为(5～10)：1，球磨3～9小时，实现球磨合金化，使纳米复合粉体嵌入到银粉的颗粒中。此外，优选采用不锈钢球体。根据上述制备方法，具有以下有益效果：1、通过添加氧化锡替代氧化镉，彻底解决镉元素对环境和人体的污染。2、通过添加氧化铜来改善银在电弧作用下的润湿性，降低了材料的电阻率，可将材料的电导率提高到70%IACS以上。3、通过添加氧化镧作为分散剂，防止纳米氧化锡颗粒高温下团聚，提高了纳米氧化物粒子与银的润湿性，增加了电弧作用下熔融银的粘度，提高了耐电弧磨损性能。同时改善纳米氧化锡颗粒的分散性，使氧化物弥散分布于基体，且与基体有较强的冶金结合，“弥散强化”效果明显，因此可以使利用该粉末制造出的Ag/SnO2电触头材料具有较高的硬度。通过适当选择工艺条件，Ag/SnO2电触头材料硬度（HV0.2）可以达到110～140。4、通过采用不同粒度银粉混合，有效地减少了混合物孔隙率，并利用高能球磨混粉，细化了晶粒，同时球磨过程中纳米复合粉体嵌入到银粉的颗粒中，从而改善本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备Ag/SnO2电触头用粉末的方法，其特征在于，具有以下步骤：步骤1，将氧化锡、氧化镧和氧化铜按质量比1：（0.08～0.5）:（0.05～0.7）混合而得到混合粉体，针对所述混合粉体用转速800～1500转/分钟的高能球磨法制备纳米复合粉体；以及步骤2，将步骤1中制得的纳米复合粉体和银粉依银粉88～95%、纳米复合粉体5～12%的质量配比，以转速100～300转/分钟进行球磨，均匀地进行混合，使得纳米复合粉体嵌入到银粉的颗粒中。

【技术特征摘要】
1.一种制备Ag/SnO2电触头用粉末的方法，其特征在于，具有以下步骤：步骤1，将氧化锡、氧化镧和氧化铜按质量比1：（0.08～0.5）:（0.05～0.7）混合而得到混合粉体，针对所述混合粉体用转速800～1500转/分钟的高能球磨法制备纳米复合粉体；以及步骤2，将步骤1中制得的纳米复合粉体和银粉以银粉88～95%、纳米复合粉体5～12%的质量配比，以转速100～300转/分钟进行球磨，均匀地进行混合，使得纳米复合粉体嵌入到银粉的颗粒中。2.根据权利要求1所述的制备Ag/SnO2电触头用粉末的方法，其特征在于，还具有以下步骤：步骤3，对步骤2中获得的粉末进行造粒。3.根据权利要求2所述的制备Ag/SnO2电触头用粉末的方法，其特征在于，在步骤3中，将步骤2中获得的粉末放入温度500～650℃的炉中，保温1～3小时后放入另一室温炉中冷却，冷却后进行破碎并通过40～60目的筛子进行筛选。4.根据权利要求1至3中任一项所述的制备Ag/SnO2电触头用粉末的方法，其特征在于，在步骤1中，球料质量比为（10～30）:1，以酒精为介质，球磨总时间为1～3小时，每隔30分钟停顿10分钟，进行筛分后在室温下晾干，该停顿的时间不计入球磨总时间中。5.根据权利要求4所述的制备Ag/SnO2电触头用粉末的方法，其特征在于，在步骤1中，采用钢磨球。6.根据权利要求5所述的制备Ag/SnO2电触头用粉末的方法，其特征在于，在步骤1中，所述钢磨球的密度为7.8g/m3，所述钢磨球的体积为球磨罐体容积的0.040%～0.355%，所述钢磨球和所述混合粉体的总体积占球磨罐体容积的30～40%。7.根据权利要求1至3中任一项所述的制备Ag/SnO2电触头用粉末的方法，其特征在于，在步骤2中，使用将粒径为60～80微米和40～5...

【专利技术属性】
技术研发人员：池田清二，王俊勃，邱虹华，杨敏鸽，付翀，刘松涛，贺辛亥，姜凤阳，杨增超，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP