一种纳米金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法技术

本发明专利技术公开一种纳米金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法，属于低压电器触头材料技术领域，在熔化的银液中加入纳米级的氧化物颗粒，然后经过螺旋挤压获得银氧化物电触头材料杆坯，最后将杆坯拉拔成丝材；本发明专利技术与传统电触头材料制备方法相比，生产周期短、工艺简单；所制备的银金属氧化物触头材料致密度高、电阻率低、耐磨性和耐电弧侵蚀好；能够获得纳米金属氧化物增强的银金属氧化物电触头材料。

Preparation of a nano metal oxide reinforced silver based electrical contact material

The invention discloses a preparation method of nano metal oxide reinforced Ag based electrical contact material, which belongs to the technical field of low-voltage electrical contact materials, oxide nano particles added in the molten silver, and then through the spiral extrusion to obtain silver oxide electrical contact material rod blank, the blank drawing into wire rod; compared with the traditional electric preparation method of contact material of the invention has the advantages of simple process, short production cycle,; the silver metal oxide contact materials of high density, low resistivity, good abrasion resistance and resistance to arc erosion; to obtain nano metal oxide enhanced silver metal oxide electrical contact material.

【技术实现步骤摘要】
一种纳米金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法
本专利技术涉及一种纳米金属氧化物增强的银基电触头材料的制备方法，属于低压电器触头材料

技术介绍
低压电器电触头材料已有百余年的历史。其中银基电触头材料适用于各类开关、继电器和接触器等大、中负荷电器中。银基触头材料性能的优劣与制备工艺密切相关。制备工艺不同，其触头性能也不同。银金属氧化物电触头材料制备工艺除了传统的混粉-压制-烧结工艺外，还采用了共沉淀制粉、雾化制粉、扩散合金粉、预内氧化、后内氧化、冷等静压、热锻、挤压、熔渗、活化烧结等。主要工艺有四种，即：（1）合金内氧化法；（2）化学共沉淀法；（3）粉末冶金法；（4）原位反应合成法。但是这些方法所制备的AgMeO电触头材料却不尽能达到人们的预期。合金内氧化法制备的AgMeO电触头材料表面和内部结构不均匀，中间有贫氧化层，触头尺寸不够精确，此外这种生产工艺不适用于线材的生产；粉末烧结法制备的AgMeO电触头材料密度较低，氧化质点较粗大，耐电弧腐蚀较差；原位反应合成工艺制备的AgMeO电触头材料性能较好，但是成本高，不适用于批量的流水线生产。
技术实现思路
基于上述行业背景，本专利技术提出采用熔炼与螺旋加压法相结合来制备AgMeO电触头材料，所获得的AgMeO电触头材料杆坯致密度高。本专利技术直接以纯银和纳米金属氧化物粉为原料，在通过熔炼后，经过螺旋挤压技术获得杆坯，并通过传统拉丝工艺获得AgMeO丝材产品。本专利技术提供一种纳米金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法，具体包括以下步骤：将银在温度为980-1000℃的井式电阻炉中熔化后，在机械搅拌速度为500-800转/分钟的条件下，用坡形振动加料器缓慢将纳米级的金属氧化物加入到熔融的银液中，加快搅拌速度至800-1500转/分钟，然后将混合熔体在980-1000℃加入到螺旋挤压设备中进行螺旋挤压，挤出杆坯后进行水冷，采用拉丝工艺将杆坯制备成银基金属氧化物丝材。所述坡形振动加料器坡的倾斜角度为15-45度，振动频率为10-30Hz，坡形振动加料器为常规振动加料器，其加料框为带有一定倾斜角度的坡形。所述金属氧化物为SnO2、CuO、ZnO、In2O3、稀土氧化物中的一种或几种任意比例混合，所述稀土氧化物为氧化镧、三氧化二铈、二氧化铈、氧化镨等。所述金属氧化物的加入量为银与金属氧化物总质量的8-18%。所述螺旋挤压是螺旋挤压设备在螺旋转速为300-800转/分钟的条件下挤出直径为3-6mm的杆坯，螺旋挤压设备为常规螺旋挤压机。所述拉丝工艺为传统工艺，可以根据需要拉制成不同直径的丝材。本专利技术的有益效果：本专利技术采用熔炼与螺旋加压相结合的方法制备银基电触头材料，且螺旋加压是在半固态条件下进行，与传统制备银金属氧化物电触头材料相比，致密度高，可达99%以上；电阻率低，小于2.0μΩ·cm、耐磨性和耐电弧侵蚀好；本方法生产周期短、工艺简单。附图说明图1是本专利技术的工艺流程图；图2是本专利技术实施例1得到的金属氧化物增强银基电触头材料的TEM图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步阐述，但本专利技术的保护范围不限于所述内容。实施例1一种纳米金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法，如图1的工艺流程，具体包括以下步骤：将纯银切割成易于熔化的小块，装入氧化铝坩埚，然后放入已经加热到1000℃的井式电阻炉中熔化，并按照SnO2占银与SnO2总质量12%的比例，将纳米SnO2颗粒经过振动频率在10Hz，加料框倾斜角度为45度的坡形振动加料器缓慢加入到银熔体中，在加入SnO2颗粒过程中不断进行机械搅拌，机械搅拌速度为600转/分钟，待SnO2颗粒全部加入到银熔体后，提高机械搅拌速度为900转/分钟，促进SnO2颗粒在银熔体中的均匀性，最后将搅拌均匀的熔体在980℃条件下加入到螺旋挤压设备中，并在螺旋转动速度为600转/分钟的条件下挤出直径为6mm的杆坯，挤出杆坯后立即进行水冷，并经过传统拉丝工艺获得含SnO2质量分数为12%的AgSnO2丝材。如图2所示为本实施例得到的SnO2增强银基电触头丝材的TEM图，从图中可以看出，SnO2分散在银基体中，SnO2的大小为100-200nm。本实施例得到的SnO2增强银基电触头丝材的致密度为99%以上，电阻率为1.8μΩ·cm。实施例2一种纳米金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法，具体包括以下步骤：将纯银切割成易于熔化的小块，装入氧化铝坩埚，然后放入已经加热到990℃的井式电阻炉中熔化，并按照SnO2和CuO颗粒占银、SnO2和CuO颗粒总质量15%的比例将纳米SnO2和CuO颗粒经过振动频率为15Hz，加料框倾斜角度为30度的坡形振动加料器缓慢加入到银熔体中，其中SnO2和CuO颗粒的质量比SnO2:CuO=2:1，在加入SnO2和CuO颗粒过程中不断进行机械搅拌，机械搅拌速度为700转/分钟，待SnO2颗粒全部加入到银熔体后，提高机械搅拌速度为1200转/分钟，促进SnO2和CuO颗粒在银熔体中的均匀性，最后将搅拌均匀的熔体在990℃条件下加入到螺旋挤压设备中，并在螺旋转动速度为700转/分钟的条件下挤出直径为4mm的杆坯，挤出杆坯后立即进行水冷，并经过传统拉丝工艺获得含SnO2质量分数为10%、CuO质量分数为5%的AgSnO2CuO丝材。实施例3一种纳米金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法，具体包括以下步骤：将纯银切割成易于熔化的小块，装入氧化铝坩埚，然后放入已经加热到980℃的井式电阻炉中熔化，并按照ZnO占银与ZnO总质量18%的比例将纳米ZnO颗粒经过振动频率为30Hz，加料框倾斜角度为15度的坡形振动加料器缓慢加入到银熔体中，在加入ZnO颗粒过程中不断进行机械搅拌，机械搅拌速度为500转/分钟，待ZnO颗粒全部加入到银熔体后，提高机械搅拌速度为800转/分钟，促进ZnO颗粒在银熔体中的均匀性，最后将搅拌均匀的熔体在1000℃条件下加入到螺旋挤压设备中，并在螺旋转动速度为300转/分钟的条件下挤出直径为5mm的杆坯，挤出杆坯后立即进行水冷，并经过拉丝工艺获得含ZnO为18%的AgSnO2丝材。实施例4一种纳米金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法，具体包括以下步骤：将纯银切割成易于熔化的小块，装入氧化铝坩埚，然后放入已经加热到1000℃的井式电阻炉中熔化，并按照CeO2和In2O3颗粒占银、CeO2和In2O3颗粒总质量8%的比例将纳米CeO2和In2O3颗粒经过振动频率在20Hz，加料框倾斜角度为20度的坡形加料器缓慢加入到银熔体中，其中CeO2和In2O3颗粒的质量比CeO2:In2O3=3:1，在加入CeO2和In2O3颗粒过程中不断进行机械搅拌，机械搅拌速度为1000转/分钟，待SnO2颗粒全部加入到银熔体后，提高机械搅拌速度为1500转/分钟促进CeO2和In2O3颗粒在银熔体中的均匀性，最后将搅拌均匀的熔体在990℃条件下加入到螺旋挤压设备中，并在螺旋转动速度为800转/分钟的条件下挤出直径3mm的杆坯，挤出杆坯后立即进行水冷，并经过拉丝工艺获得含CeO2含量为6%、In2O3含量为2%的AgCeO2In2O3丝材。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：将银在温度为980‑1000℃熔化后，在机械搅拌速度为500‑800转/分钟的条件下，用坡形振动加料器将纳米级的金属氧化物加入到熔融的银液中，加快搅拌速度至800‑1500转/分钟，然后将混合熔体在980‑1000℃进行螺旋挤压，挤出杆坯后进行水冷，采用拉丝工艺将杆坯制备成银基金属氧化物丝材。

【技术特征摘要】
1.一种纳米金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：将银在温度为980-1000℃熔化后，在机械搅拌速度为500-800转/分钟的条件下，用坡形振动加料器将纳米级的金属氧化物加入到熔融的银液中，加快搅拌速度至800-1500转/分钟，然后将混合熔体在980-1000℃进行螺旋挤压，挤出杆坯后进行水冷，采用拉丝工艺将杆坯制备成银基金属氧化物丝材。2.根据权利要求1所述纳米金属氧化物增强银基电触头材料的制备方法，其特征在于，所述坡形振动加料器坡的倾斜角度为15-45度，振...

【专利技术属性】
技术研发人员：周晓龙，曹函星，王志勇，曹建春，黎敬涛，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53