一种银与MAX相高温润湿性的调控方法技术

本发明专利技术公开了一种银与MAX相高温润湿性的调控方法，属于金属

【技术实现步骤摘要】
一种银与MAX相高温润湿性的调控方法


[0001]本专利技术属于金属
‑
陶瓷界面润湿
，具体涉及一种银与MAX相高温润湿性的调控方法。

技术介绍

[0002]Ag基电触头材料广泛应用于低压电路中，被成为“万能触头”的Ag
‑
CdO因为Cd毒问题已被禁止使用，而一些无Cd触头材料也各自具有局限性，不能完全取代CdO。因此，开发性能优异且环保的新型增强相是Ag基触头材料的一个重要的研究方向。
[0003]近年来，一种新型的导电陶瓷MAX相进入人们视野，由于复杂的键合结构，所以MAX相罕见地兼具金属和陶瓷特性，其诸多优异性能也非常契合Ag基电接触材料增强相的要求。目前课题组前期已通过粉末冶金的方法制备Ag/Ti3AlC2、Ag/Ti2AlC、Ag/Ti2SnC、Ag/Ti3SiC2复合材料，并发现Ag
‑
Ti3AlC2的抗电弧侵蚀性能可以媲美Ag
‑
CdO，所以Ag
‑
MAX材料在低压电接触领域具有显著的应用潜力。
[0004]在Ag基触头材料中，Ag与增强相之间的润湿性对于触头材料的性能具有重要影响：
①
Ag会在电弧放电产生的高温下形成Ag熔池，Ag与增强相之间良好的润湿性可以增加熔池粘度，降低Ag的飞溅，从而提高电触头材料的抗材料转移性能；
②
当温度逐渐冷却下来，良好的润湿性可以提高界面结合强度，减少空洞或者微裂纹等缺陷，从而提高电触头材料的耐电弧侵蚀性能。
[0005]界面润湿性包括反应性润湿与非反应性润湿，研究发现对于Ag
‑
MAX体系，MAX相的基体性质决定其余Ag之间的高温润湿性。本专利技术通过调整M
n+1
AX
n
相组分(M、A、X位置元素)或结构(n值)改变MAX相表面性质，最终达到调控Ag与MAX润湿行为的目的，使得二者呈现从润湿(润湿角<90
°
)到不润湿(润湿角>90
°
)的状态变化。该技术对于开发高性能、无镉环保的Ag
‑
MAX电接触材料具有重要意义。

技术实现思路
：
[0006]技术问题：本专利技术的目的在于提出一种银与MAX相高温润湿性的调控方法，针对金属银与MAX材料高温润湿性的调控问题，提出了通过调整M
n+1
AX
n
相组分(M、A、X位置元素)或结构(n值)改变MAX相表面性质，最终达到调控Ag与MAX润湿行为的目的，使得二者呈现从润湿(润湿角<90
°
)到不润湿(润湿角>90
°
)的状态变化。
[0007]技术方案：本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种银与MAX相高温润湿性的调控方法，包括如下步骤：
[0009]S1：以MAX相粉末为原料，通过放电等离子技术烧结制备高纯、致密的MAX基体材料；
[0010]S2：用座滴法测试MAX相与Ag的高温润湿性；
[0011]S3：通过调整M
n+1
AX
n
相组分或者结构实现润湿性调控。
[0012]进一步地，步骤S1中，MAX相粉末纯度大于97％，粒径5
‑
75μm；放电等离子烧结工
艺：5
‑
50℃/min的升温速率加热到1200
‑
1550℃，保温10
‑
120min，烧结过程中施加压力10
‑
50MPa；制备的MAX块体材料相对密度大于95％。
[0013]进一步地，步骤S2中，座滴法测试条件为：Ag柱置于MAX基体中心，放入高温接触角测量仪的炉管内部，真空(2
×
10
‑5mbar)或者Ar气氛保护，以2
‑
10℃/min升到预定温度1000
‑
1200℃，保温5
‑
30min，记录润湿角随温度的变化情况。
[0014]进一步地，步骤S3中，为实现润湿性调控：MAX相组分调整包括M、A和X位置，其中M位置包括Ti、V、Cr、Nb、Ta，A位置包括Al、Si、Ga、Ge、Sn，X位置包括C、N、B；MAX相结构调整包括n＝1
‑
4。
[0015]进一步地，步骤S3中为实现润湿性调控：MAX相组分调整包括M、A和X位置按照上述位置中两种以上元素形成的固溶体。
[0016]进一步地，步骤S3中润湿性调控特指在上述条件下，银与MAX相润湿行为呈现从润湿(润湿角<90
°
)到不润湿(润湿角>90
°
)的状态变化。
[0017]有益效果：与现有技术相比，本专利技术的一种银与MAX相高温润湿性的调控方法，Ag与增强相MAX的润湿性对于提高Ag基触头的抗材料转移及耐电弧侵蚀性能具有重要影响，通过调控MAX相基体组分(M、A、X位置元素)或结构(n值)可以调控Ag
‑
MAX体系润湿性，为开发性能更加优异的Ag
‑
MAX触头材料提供新的设计思路，推动Ag基触头材料无Cd化进程。
附图说明
[0018]图1为Ag
‑
Ti3AlC2润湿曲线；
[0019]图2为Ag
‑
Ti3SiC2润湿曲线；
[0020]图3为Ag
‑
Ti3GeC2润湿曲线。
具体实施方式
[0021]下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细的介绍。
[0022]一种银与MAX相高温润湿性的调控方法，包括如下步骤：
[0023]S1：以MAX相粉末为原料，通过放电等离子技术烧结制备高纯、致密的MAX基体材料；
[0024]S2：用座滴法测试MAX相与Ag的高温润湿性；
[0025]S3：通过调整M
n+1
AX
n
相组分或者结构实现润湿性调控。
[0026]步骤S1中，MAX相粉末纯度大于97％，粒径5
‑
75μm；放电等离子烧结工艺：5
‑
50℃/min的升温速率加热到1200
‑
1550℃，保温10
‑
120min，烧结过程中施加压力10
‑
50MPa；制备的MAX块体材料相对密度大于95％。
[0027]步骤S2中，座滴法测试条件为：Ag柱置于MAX基体中心，放入高温接触角测量仪的炉管内部，真空(2
×
10
‑5mbar)或者Ar气氛保护，以2
‑
10℃/min升到预定温度1000
‑
1200℃，保温5
‑
30min，记录润湿角随温度的变化情况。
[0028]步骤S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种银与MAX相高温润湿性的调控方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：以MAX相粉末为原料，通过放电等离子烧结工艺制备MAX基体材料；S2：用座滴法测试MAX相与Ag的高温润湿性；S3：通过调整M
n+1
AX
n
相组分或者结构实现润湿性调控。2.根据权利要求1所述的一种银与MAX相高温润湿性的调控方法，其特征在于：步骤S1中，MAX相粉末纯度大于97％，粒径5
‑
75μm。3.根据权利要求1所述的一种银与MAX相高温润湿性的调控方法，其特征在于，步骤S1中，放电等离子烧结工艺：5
‑
50℃/min的升温速率加热到1200
‑
1550℃，保温10
‑
120min，烧结过程中施加压力10
‑
50MPa。4.根据权利要求1所述的一种银与MAX相高温润湿性的调控方法，其特征在于，步骤S1中，MAX基体材料相对密度大于95％。5.根据权利要求1所述的一种银与MAX相高温润湿性的调控方...

【专利技术属性】
技术研发人员：田无边，刘乔丹，杨勇，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：