一种耐电弧侵蚀的银基电触头材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐电弧侵蚀的银基电触头材料，包括Ag、Cu和TiB2三种组分，Cu、TiB2和Ag的质量百分比分别为5％‑20％，2％‑10％，70％‑93％，以上组分质量百分比之和为100％。本发明专利技术还公开了耐电弧侵蚀的银基电触头材料的制备方法：将按比例称取好的Ag粉、Cu粉和TiB2粉预先混粉，得到预混粉末；再将预混粉末放入三维混粉机中进行再次混粉，得到混合粉末；随后将得到的粉末放入模具中进行压制，制成压坯；最后将压坯烧结炉中进行烧结，随后烧结炉自然冷却至室温，即获得AgCu‑TiB2电触头材料。通过上述方法，本发明专利技术将TiB2引入到Ag‑Cu合金电触头材料中，采用粉末冶金法制备出了低成本的AgCu‑TiB2电触头材料，具有良好的导电导热性、优良的耐电弧侵蚀性、抗材料转移性和力学性能。

An arc erosion resistant silver based electrical contact material and its preparation method

The invention discloses a silver-based electrical contact material resistant to arc erosion, which comprises three components of Ag, Cu and TiB2. The mass percentages of Cu, TiB2 and Ag are 5%20%, 2%10%, 70%93% respectively, and the sum of the mass percentages of the above components is 100%. The invention also discloses a preparation method of silver-based electric contact material resistant to arc erosion: the pre-mixed powder of proportionally weighed Ag powder, Cu powder and TiB2 powder is obtained; the pre-mixed powder is put into a three-dimensional powder mixer for re-mixing, and the mixed powder is obtained; and then the obtained powder is put into a mold for pressing. Finally, the sintering furnace is sintered, and then the sintering furnace is naturally cooled to room temperature to obtain AgCu_TiB2 electrical contact material. Through the above-mentioned method, TiB2 is introduced into the Ag_Cu alloy electric contact material, and low-cost Ag Cu_TiB2 electric contact material is prepared by powder metallurgy method, which has good conductivity and thermal conductivity, excellent resistance to arc erosion, material transfer resistance and mechanical properties.

【技术实现步骤摘要】
一种耐电弧侵蚀的银基电触头材料及其制备方法
本专利技术属于低压触头材料
，具体涉及一种耐电弧侵蚀的银基电触头材料，本专利技术还涉及该银基电触头材料的制备方法。
技术介绍
电触头是开关电器中承担接通和分断电路的元件，对开关电器的安全运行起着决定性作用。银基触头因其良好的综合性能，广泛应用于继电器、接触器和断路器等低压电器中。随着低压电器向大功率、小型化、长寿命的方向发展，也对电触头材料提出了更高的性能要求，即应具有优良的导电导热性、耐电弧侵蚀性、抗熔焊性及良好的机械加工性。我国银资源稀少，需要从国外大量进口。几乎70％的银都用于电触头材料的制造，因此为了提高银触头的综合性能，减少银的使用，复合添加不同特性的材料是最为常见的方法。Ag-Cu合金具有良好的导电导热性、流动性、浸润性以及优良的加工性能。对于银而言，铜是提高合金强度和抗摩擦性能最有效的合金化元素；对于铜而言，银元素可以改善合金的高温蠕变和抗软化能力，同时不会降低其导电率。但是，Ag-Cu电触头材料硬度低，耐电磨损性能和抗电弧侵蚀能力较差，而TiB2具有良好的导电性和导热性，并且具有高熔点、高硬度和高弹性模量等优点，利用TiB2的上述优点制备一种AgCu-TiB2电触头材料具有重要的工程意义和实用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种耐电弧侵蚀的银基电触头材料，解决了现有电触头材料耐电弧侵蚀性能差的问题。本专利技术的另一个目的是提供一种耐电弧侵蚀的银基电触头材料的制备方法。本专利技术所采用的技术方案是，一种耐电弧侵蚀的银基电触头材料，包括Ag、Cu和TiB2三种组分，Cu、TiB2和Ag的质量百分比分别为5％-20％，2％-10％，70％-93％，以上组分质量百分比之和为100％。本专利技术所采用的第二个技术方案是，一种耐电弧侵蚀的银基电触头材料的制备方法，具体步骤如下：步骤1，按照质量百分比分别称取如下材料：Cu粉、TiB2粉和Ag粉5％-20％，2％-10％，70％-93％，以上组分质量百分比之和为100％；步骤2，将称量好的Ag粉、Cu粉和TiB2粉末放入球磨机中，并加入控制剂无水乙醇和分散剂聚乙烯吡络烷酮进行预先混粉，球磨机转速为250-350r/min，得到预混粉末；步骤3，将预混粉末放入三维混粉机中进行再次混粉，震动频率为30-40Hz，得到混合粉末；步骤4，将步骤3得到的混合粉末放入模具中进行压制，制成压坯；步骤5，将压坯放入放电等离子热压烧结炉中进行烧结，真空度不低于10-3Pa，烧结温度为600-900℃，烧结时间5-15min，随后烧结炉自然冷却至室温，即获得AgCu-TiB2电触头材料。本专利技术的特点还在于，预先混粉的混粉时间为4-8h。再次混粉的混粉时间为4-8h。步骤4压制的压强为10-30MPa，保压10-20s。步骤1的Ag粉纯度不小于99.9％，Cu粉的纯度不小于99.9％，TiB2粉的纯度不小于99.9％。步骤2的无水乙醇的添加量为Ag粉、Cu粉和TiB2粉总质量的0.5-1.2％，聚乙烯吡络烷酮的添加量为Ag粉、Cu粉和TiB2粉总质量的0.5-2.0％。本专利技术的有益效果是，本专利技术的一种耐电弧侵蚀的银基电触头材料，其中TiB2具有良好的导电性和导热性，并且具有高熔点、高硬度和高弹性模量等优点，传统粉末冶金法制备的Ag-TiB2电触头材料具有良好的导电导热性以及优良的耐电弧侵蚀能力。因此，将TiB2添加到Ag-Cu合金中制成的AgCu-TiB2电触头材料有助于提高Ag-Cu合金的电气性能和力学性能。粉末冶金通过成形和烧结等工艺，可以制备出普通熔炼法难以制成的特殊材料。因为其烧结温度低于材料熔点，制备出的材料组织均匀，性能稳定。因此，本专利技术的一种AgCu-TiB2电触头材料，具有重要的工程意义和实用价值。附图说明图1是本专利技术一种耐电弧侵蚀的银基电触头材料制备方法的流程图；图2是本专利技术一种耐电弧侵蚀的银基电触头材料显微组织图；图3是本专利技术一种耐电弧侵蚀的银基电触头材料电弧侵蚀后阴极形貌图；图4是本专利技术一种耐电弧侵蚀的银基电触头材料电弧侵蚀后阳极形貌图。具体实施方式本专利技术提供的一种耐电弧侵蚀的银基电触头材料，包括Ag、Cu和TiB2三种组分，Cu、TiB2和Ag的质量百分比分别为5％-20％，2％-10％，70％-93％，以上各组分质量百分比之和为100％。一种耐电弧侵蚀的银基电触头材料的制备方法具体流程如图1所示，具体操作步骤如下：步骤1，按照质量百分比分别称取如下材料：纯度不小于99.9％的Cu粉5％-20％，纯度不小于99.9％的TiB2粉2％-10％和纯度不小于99.9％的Ag粉70％-93％，以上组分质量百分比之和为100％；步骤2，将称量好的Ag粉、Cu粉和TiB2粉末放入球磨机中，并加入控制剂无水乙醇和分散剂聚乙烯吡络烷酮进行预先混粉，无水乙醇的添加量为Ag粉、Cu粉和TiB2粉总质量的0.5-1.2％，聚乙烯吡络烷酮的添加量为Ag粉、Cu粉和TiB2粉总质量的0.5-2.0％，球磨机转速为250-350r/min，混粉4-8h，得到预混粉末；步骤3，将预混粉末放入三维混粉机中进行再次混粉，震动频率为30-40Hz，混粉4-8h，得到混合粉末；步骤4，将步骤3得到的混合粉末放入模具中进行压制，压强为10-30MPa，保压10-20s制成压坯；步骤5，将压坯放入放电等离子热压烧结炉中进行烧结，真空度不低于10-3Pa，烧结温度为600-900℃，烧结时间5-15min，随后烧结炉自然冷却至室温，即获得AgCu-TiB2电触头材料。下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1步骤1，按照质量百分比分别称取如下材料：纯度不小于99.9％Cu粉5％、纯度不小于99.9％TiB2粉2％和纯度不小于99.9％Ag粉93％，以上组分质量百分比之和为100％；步骤2，将称量好的Ag粉、Cu粉和TiB2粉末放入球磨机中，并加入控制剂无水乙醇和分散剂聚乙烯吡络烷酮进行预先混粉，无水乙醇的添加量为Ag粉、Cu粉和TiB2粉总质量的0.5％，聚乙烯吡络烷酮的添加量为Ag粉、Cu粉和TiB2粉总质量的0.5％，球磨机转速为250r/min，混粉4h，得到预混粉末；步骤3，将预混粉末放入三维混粉机中进行再次混粉，震动频率为30Hz，混粉时间4h，得到混合粉末；步骤4，将步骤3得到的混合粉末放入模具中进行压制，压制的压强为10MPa，保压10s制成压坯；步骤5，将压坯放入放电等离子热压烧结炉中进行烧结，真空度0.3×10-3Pa，烧结温度为600℃，烧结时间5min，随后烧结炉自然冷却至室温，即获得AgCu-TiB2电触头材料。实施例2步骤1，按照质量百分比分别称取如下材料：纯度不小于99.9％Cu粉20％、纯度不小于99.9％TiB2粉3％和纯度不小于99.9％Ag粉77％，以上组分质量百分比之和为100％；步骤2，将称量好的Ag粉、Cu粉和TiB2粉末放入球磨机中，并加入控制剂无水乙醇和分散剂聚乙烯吡络烷酮进行预先混粉，无水乙醇的添加量为Ag粉、Cu粉和TiB2粉总质量的1.2％，聚乙烯吡络烷酮的添加量为Ag粉、Cu粉和TiB2粉总质量的2.0％，球磨机转速为350r/min，混粉8h，得到预混粉末；步骤3，将预混粉末放入三维本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐电弧侵蚀的银基电触头材料，其特征在于，包括Ag、Cu和TiB2三种组分，所述Cu、TiB2和Ag的质量百分比分别为5％‑20％，2％‑10％，70％‑93％，以上组分质量百分比之和为100％。

【技术特征摘要】
1.一种耐电弧侵蚀的银基电触头材料，其特征在于，包括Ag、Cu和TiB2三种组分，所述Cu、TiB2和Ag的质量百分比分别为5％-20％，2％-10％，70％-93％，以上组分质量百分比之和为100％。2.一种耐电弧侵蚀的银基电触头材料的制备方法，其特征在于，具体操作步骤如下：步骤1，按照质量百分比分别称取如下材料：Cu粉、TiB2粉和Ag粉5％-20％，2％-10％，70％-93％，以上组分质量百分比之和为100％；步骤2，将所述Ag粉、Cu粉和TiB2粉末放入球磨机中，并加入控制剂无水乙醇和分散剂聚乙烯吡络烷酮进行预先混粉，球磨机转速为250-350r/min，得到预混粉末；步骤3，将预混粉末放入三维混粉机中进行再次混粉，震动频率为30-40Hz，得到混合粉末；步骤4，将步骤3得到的混合粉末放入模具中进行压制，制成压坯；步骤5，将压坯放入放电等离子热压烧结炉中进行烧结，真空度不低于10-3Pa，烧结温度为600-900℃，烧结时间5-...

【专利技术属性】
技术研发人员：王献辉，周子敬，朱婷，习勇，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61