低Cd电触头增强相材料、低Cd银基复合电触头材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低Cd电触头增强相材料、低Cd银基复合电触头材料及制备方法，属于电触头材料技术领域，所述低Cd电触头增强相材料元素组成为Ti和Cd，其元素摩尔比为2:1，属于Ti/Cd金属间化合物的一种，上述Ti2Cd用于制备Ag/Ti2Cd复合电触头材料，复合电触头材料中Cd含量比同组分Ag/CdO中Cd含量降低38％以上，具有显著减毒作用，该复合电触头在实际应用过程中表面接触电阻小、温升低、抗材料损失能力强，具有优异的抗电弧侵蚀性能。产业化后可大规模适用于军事电子电气装备、航空航天等继电器、接触器中，未来可有效推动低压开关电触头材料的低Cd化、低毒化进程。低毒化进程。低毒化进程。

【技术实现步骤摘要】
低Cd电触头增强相材料、低Cd银基复合电触头材料及制备方法


[0001]本专利技术涉及电触头材料
，特别是涉及一种低Cd电触头增强相材料、低Cd银基复合电触头材料及制备方法。

技术介绍

[0002]能源必须转换成电能才能为人类使用，电能输出至终端设备必须要经过开关的分配和控制，诸如继电器、接触器、断路器等开关在电路系统中起关键作用，而这些开关的“核心”是电触头，其质量和性能直接决定了电器设备的服役寿命和使用安全。上世纪中后期，低压开关用电触头以Ag基复合材料为主，万能电触头“Ag/CdO”因其较低的电阻率和极好的抗电弧侵蚀性，占据大部分低压电器市场。但是，Ag/CdO服役过程中产生大量有毒Cd蒸汽，对人体和环境有害，与全球日益严苛的环保政策(ELV Directive 2000E.U.；WEEE Directive 2002E.U.；RoHS Directive 2003E.U.)相违背，未来其必将退出电触头材料市场。上世纪末至今，拟替代Ag/CdO的无Cd电触头材料(诸如Ag/SnO2、Ag/ZnO、Ag/Ni、Ag/C等)仍存在加工性差、接触电阻大、温升高、材料损失大等一系列问题，性能较“Ag/CdO”材料仍有较大差距，因此导致全球大部分国家和地区至今仍在少量使用Ag/CdO复合电触头材料。但是在航空航天、军工领域，含Cd电触头仍然是第一选择。因此，在一些特殊领域寻找Cd含量低且性能也不逊色Ag/CdO的新型银基复合电触头材料显然是一种实用性最强的开发方向。然而，还未找到一种合适的低Cd电触头材料来替代Ag/CdO。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于解决上述技术问题，提供一种Cd含量低的电触头增强相材料Ti2Cd及其制备方法以及一种Ag/Ti2Cd复合电触头材料及其制备方法。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]本专利技术的目的之一是提供一种Cd含量低的电触头增强相材料：一种低Cd电触头增强相材料，所述增强相材料元素组成为Ti和Cd，其元素摩尔比为2:1，属于Ti/Cd金属间化合物的一种。
[0006]进一步地，所述增强相材料元素为Ti2Cd颗粒，该电触头增强相材料为类球形，颗粒尺寸在1
‑
50μm范围内可调，该电触头增强相材料纯度高，所制备的Ti2Cd物相纯度在98％以上。
[0007]本专利技术的目的之二是提供所述低Cd电触头增强相材料的制备方法，包括如下步骤：
[0008]S1:按摩尔比称取Ti粉、Cd粉；
[0009]S2:将步骤S1中Ti粉、Cd粉末充分混合，得到均匀混合粉末；
[0010]S3:将步骤S2中混合物粉末在惰性气体保护下烧结，以一定升温速率加热到设定温度并保温一段时间；
[0011]S4:将步骤S3中烧结的样品取出，磨粉过筛即可得到低Cd电触头增强相材料。
[0012]进一步地，所述低Cd电触头增强相材料的制备方法中步骤S1中所述Ti粉的纯度大于90％，粒径为1
‑
100μm；Cd粉的纯度大于90％，粒径为1
‑
200μm；Ti:Cd摩尔比为(2
‑
2.9):(1
‑
1.75)。
[0013]进一步地，所述低Cd电触头增强相材料的制备方法中步骤S2所述的充分混合是指在全方位立体混粉机中混合20
‑
30h；步骤S3中惰性气体为Ar气或N2气，升温速率为3
‑
30℃/min，设定温度为300
‑
1200℃，保温时间为0.5
‑
4h；步骤S4磨粉后过80
‑
600目筛。
[0014]本专利技术的目的之三是提供一种由所述低Cd电触头增强相材料制备得到的低Cd银基复合电触头材料。
[0015]进一步地，Ag基占所述低Cd银基复合电触头材料质量百分比为50％
‑
95％，增强相材料占所述低Cd银基复合电触头材料质量百分比为5％
‑
50％。该新型低Cd银基复合电触头中Cd含量相比于同质量分数组成的Ag/CdO商用电触头低38％以上。
[0016]本专利技术的目的之四是提供一种所述低Cd银基复合电触头材料的制备方法，包括如下步骤：
[0017]S1:按质量百分比称取Ag粉、所制备的Ti2Cd粉、介质液体和研磨球；
[0018]S2:将步骤S1中称量的粉末、介质液体和研磨球在球磨机中进行混合，将球磨后混合物干燥，得到混合料；
[0019]S3:将步骤S2中的混合料置于可通电模具中，通过调节电流大小控制模具温度；
[0020]S4:将步骤S3中的混合粉在惰性气体保护下通过动态压烧技术制备复合块体材料。
[0021]进一步地，所述低Cd银基复合电触头材料的制备方法中，步骤S1中所述Ag粉纯度大于90％，粒径为1
‑
100μm；Ti2Cd粉纯度大于90％，粒径为1
‑
50μm；介质液体包含酒精、丙酮和去离子水，其中酒精、丙酮纯度均大于95％，去离子水电阻率为1
‑
5μS/cm；研磨球直径1
‑
8mm，酒精:丙酮:去离子水＝(1
‑
1.2):(0.85
‑
1):(0.9
‑
1.05)；研磨球:介质液体:粉料质量比为(1
‑
3):(0.5
‑
3):1。
[0022]进一步地，所述低Cd银基复合电触头材料的制备方法中，步骤S2中球磨时间10
‑
100min，干燥8
‑
30h。
[0023]进一步地，所述低Cd银基复合电触头材料的制备方法中，步骤S3中通电电流大小为6
‑
24A，升温速率为5
‑
25℃/min，模具温度为300
‑
800℃；可通电模具优选为方形，方形模具长
×
宽
×
高为(20
‑
50mm)
×
(10
‑
30mm)
×
(5
‑
10mm)。
[0024]进一步地，所述低Cd银基复合电触头材料的制备方法中，步骤S4中所述惰性气体为Ar气或N2气，动态压烧技术指在通电升温过程中反复进行“压制
‑
保压
‑
泄压”操作，此过程中压制压力为50
‑
800MPa，保压时间为1
‑
40min，泄压速度为5MPa/s，操作次数为2
‑
6次。
[0025]本专利技术的目的之五是提供所述低Cd银基复合电触头材料在制备低压开关中的应用，所述低压开关包括继电器、接触器、断路器等。
[0026]本专利技术公开了以下技术效果：
[0027](1)本专利技术所得新型低Cd增强相Ti2Cd本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低Cd电触头增强相材料，其特征在于，所述增强相材料元素组成为Ti和Cd，其元素摩尔比为2:1，属于Ti/Cd金属间化合物的一种。2.根据权利要求1所述的一种低Cd电触头增强相材料，其特征在于，所述增强相材料元素为Ti2Cd颗粒，为类球形，颗粒尺寸为1
‑
50μm。3.权利要求1或2任一项所述的低Cd电触头增强相材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1:按摩尔比称取Ti粉、Cd粉；S2:将步骤S1中Ti粉、Cd粉末充分混合，得到均匀混合粉末；S3:将步骤S2中混合物粉末在惰性气体保护下烧结，以一定升温速率加热到设定温度并保温一段时间；S4:将步骤S3中烧结的样品取出，磨粉过筛即可得到低Cd电触头增强相材料。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述Ti粉的纯度大于90％，粒径为1
‑
100μm；Cd粉的纯度大于90％，粒径为1
‑
200μm；Ti:Cd摩尔比为(2
‑
2.9):(1
‑
1.75)。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述惰性气体为Ar气或N2气，升温速率为3
‑
30℃/min，设定温度为300
‑
1200℃，保温时间为0.5
‑
4h。6.一种低Cd银基复合电触头材料，其特征在于，由权利要求1或2所述的低Cd电触头增强相材料制备得到。7.根据权利要求6所述的低Cd银基复合电触头材料，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁健翔，张凯歌，夏欣欣，程宇泽，汪恬昊，丁宽宽，张培根，杨莉，陈立明，冉松林，柳东明，张世宏，孙正明，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：