一种银/石墨电触头的制备方法技术

本发明专利技术提供一种低成本制备高性能银／石墨电触头材料的方法，它包括以下步骤：１）膨胀石墨与银复合制成原料粉，膨胀石墨重量比为３～１０％，银重量比为９０％～９７％；２）将步骤１）得到的银／石墨复合原料粉的烧结成型，首先将银／膨胀石墨复合原料粉压初成型，于烧结炉中烧结，最后复压成型制得成品。本发明专利技术方法工艺简单、易于操作、对设备要求低、生产成本低；用该法制备的产品性能好，纳米石墨片在材料中均匀分布，电阻率低，密度高、具有良好的抗电弧侵蚀性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种银/石墨电触头制备方法，属于电触头材料制造领域。
技术介绍
银/石墨(Ag/C)电触头材料由于具有良好的抗熔焊性和导电性、低而稳定的接触电阻以及优异的低温升特性，被广泛应用于各种各样的保护电器上。在这种材料中，基体银提供了良好的电导率而又不形成稳定的氧化物从而不会导致在使用过程中接触电阻的急剧升高，石墨的主要作用在于阻止触头粘接和熔焊，并且不形成任何的绝缘物使接触电阻变大。但石墨有稳定电弧的倾向以及在空气中的热稳定性差，因而抗电弧腐蚀能力差是该材料的最大缺陷。采用微米级的合成石墨与银粉进行机械混粉与粉末冶金是目前Ag/C电触头的常用制备工艺，此工艺简单易行、流程少、对设备要求低、材料收得率高、生产成本低，但所得成品组织不均匀、致密性较差、电弧侵蚀率高。因此研究者们一直努力从原材料或者制备工艺上提高银/石墨电触头的抗电弧腐蚀能力。王亚平等[CN 03133585.3]采用一维碳纳米管或者纳米碳纤维代替合成石墨制备的银/石墨电触头材料在保证高导电率、高导热性的同时能显著降低材料的电侵蚀率和提高材料的耐磨性能。德国Degussa公司开发了制备银/石墨电触头的挤压工艺，制得了密度高、延展性好且抗电弧腐蚀能力显著提高的银/石墨电触头材料，但是上述两种方法或者原料价格比较昂贵，或者产品收率低，导致最终的生产成本提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种工艺简单、易于操作、对设备要求低、生产成本低的用纳米技术制备银/石墨电触头材料的方法；用该法制备的产品性能好，纳米石墨片在材料中分布均匀，电阻率低、密度高、具有良好的抗电弧侵蚀性能。本专利技术银/石墨电触头的制备方法包括如下步骤1)按照膨胀石墨重量比为3～10％、银重量比为90％～97％的比例将膨胀石墨与银混合制成复合原料粉；2)将复合原料粉初压成型，于烧结炉中烧结，最后复压成型制得成品。本专利技术还有这样一些技术特征1、所述的膨胀石墨的膨胀体积为10mL/g～600mL/g，优选为200mL/g～600mL/g；2、所述的银/石墨复合原料粉中膨胀石墨重量比优选为3～6％，银重量比优选为94％～97％；3、所述的初压成型是将复合原料粉在20t压力下初成型，所述的烧结是在氢气氛保护下于烧结炉中600℃～850℃烧结，优选为600℃～700℃，所述的复压成型是在50～60t压力下复压成型制得成品；4、所述的复合是高能球磨机械混合取膨胀石墨及银粉，在行星式高能球磨机中进行球磨混合，转速100～250r/min，，球粉比10∶1～30∶1，球磨时间5～40小时；5、所述的球粉比优选为10∶1～15∶1，球磨时间优选为10～20小时；6、所述的复合是金属银粉在膨胀石墨表面的化学包覆混合，包括如下步骤a)将用氨水络合至pH为10～11、浓度为0.5～5mol/L的硝酸银溶液与膨胀石墨粉混合，充分搅拌；b)将步骤a)所制的混合物在超声波分散仪内进行超声分散，时间为0～20h，优选为3～10h；c)将浓度为10％～40％的水合肼溶液滴加或以液相喷雾的形式边搅拌边加入步骤b)所制的混合物中，析出的银包覆在膨胀石墨粉颗粒表面或者石墨片层之间，形成银/膨胀石墨包覆粉；d)水洗步骤c)所制的包覆粉至中性，并于100℃～200℃干燥；7、所述的硝酸银溶液浓度优选为0.5～1mol/L，水合肼溶液浓度优选为10％～20％。与传统工艺相比，本专利技术具有如下优点传统工艺通常采用微米级的合成石墨与银粉进行机械混粉，然后进行粉末冶金制备Ag/C电触头，所得成品组织不均匀、致密性较差、电弧侵蚀率高。本专利技术采用一种具有纳米或微米孔径以及蓬松多层结构的膨胀石墨与银粉通过物理或化学方法均匀复合，制备银/石墨电触头，实现纳米石墨片在银基体中的均匀地分散。该方法工艺简单、易于操作、对设备要求低、生产成本低；用该法制备的产品性能好，纳米石墨片在材料中均匀分布，电阻率低，密度高、具有良好的抗电弧侵蚀性能。(四)具体实施例本专利技术具体实施方式如下实施例1将膨胀石墨(膨胀体积200mL/g，纯度99.5％)与银粉(平均粒径70nm)在行星式高能球磨机中混合，转数100rpm，球粉比10∶1，球磨时间为40小时，将球磨混合后的膨胀石墨与银粉原料在20t压力下初成型，在氢气氛保护下于烧结炉中600℃烧结，最后在50t压力下复压成型制得成品(膨胀石墨的重量含量为10％)。其物理机械性能见表1。实施例2将膨胀石墨(膨胀体积300mL/g，纯度99.9％)与银粉(平均粒径70nm)在行星式高能球磨机中混合，转数250rpm，球粉比30∶1，球磨时间为5小时。将球磨混合后的膨胀石墨与银粉原料在20t压力下初成型，在氢气氛保护下于烧结炉中600℃烧结，最后在50t压力下复压成型制得成品(膨胀石墨的重量含量为5％)。其物理机械性能见表1。实施例3将膨胀石墨(膨胀体积400mL/g，纯度99.9％)与用氨水络合至pH为10、浓度为0.5mol/L的硝酸银溶液混合，充分搅拌。然后边搅拌边滴加10％的水合肼溶液，获得银/膨胀石墨包覆粉。水洗所制得的包覆粉至中性，并于100℃干燥。将干燥后的银/膨胀石墨包覆粉在20t压力下初成型，在氢气氛保护下于烧结炉中850℃烧结，最后在60t压力下复压成型制得成品(膨胀石墨的重量含量为3％)。其物理机械性能见表1。实施例4将膨胀石墨(膨胀体积400mL/g，纯度99.9％)与用氨水络合至pH为11、浓度为5mol/L的硝酸银溶液混合，充分搅拌。在超声波分散机内进行超声分散20小时。然后边搅拌边喷雾加入20％的水合肼溶液，获得银/膨胀石墨包覆粉。水洗所制得的包覆粉至中性，并于200℃干燥。将干燥后的银/膨胀石墨包覆粉在20t压力下初成型，在氢气氛保护下于烧结炉中750℃烧结，最后在55t压力下复压成型制得成品(膨胀石墨的重量含量为5％)，其物理机械性能见表1。实施例5将膨胀石墨(膨胀体积600mL/g，，纯度99.9％)与用氨水络合至pH为10、浓度为2.5mol/L的硝酸银溶液混合，充分搅拌。在超声波分散机内进行超声分散10小时。然后边搅拌边喷雾加入20％的水合肼溶液，获得银/膨胀石墨包覆粉。水洗所制得的包覆粉至中性，并于150℃干燥。将干燥后的银/膨胀石墨包覆粉在20t压力下初成型，在氢气氛保护下于烧结炉中650℃烧结，最后在55t压力下复压成型制得成品(膨胀石墨的重量含量为5％)。其物理机械性能见表1。实施例6将膨胀石墨(膨胀体积300mL/g，纯度99.9％)与用氨水络合至pH为10、浓度为0.5mol/L的硝酸银溶液混合，充分搅拌。在超声波分散机内进行超声分散5小时。然后边搅拌边喷雾加入30％的水合肼溶液，获得银/膨胀石墨包覆粉。水洗所制得的包覆粉至中性，并于150℃干燥。将干燥后的银/膨胀石墨包覆粉在20t压力下初成型，在氢气氛保护下于烧结炉中650℃烧结，最后在55t压力下复压成型制得成品(膨胀石墨的重量含量为4％)。表1 复压成型制得成品的机械性能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种银／石墨电触头的制备方法，其特征在于：　　　　１）按照膨胀石墨重量比为３～１０％、银重量比为９０％～９７％的比例将膨胀石墨与银混合制成复合原料粉；　　　　２）将复合原料粉初压成型，于烧结炉中烧结，最后复压成型制得成品。

【技术特征摘要】
1.一种银/石墨电触头的制备方法，其特征在于1)按照膨胀石墨重量比为3～10％、银重量比为90％～97％的比例将膨胀石墨与银混合制成复合原料粉；2)将复合原料粉初压成型，于烧结炉中烧结，最后复压成型制得成品。2.根据权利要求1所述的一种银/石墨电触头的制备方法，其特征在于所述的膨胀石墨的膨胀体积为10mL/g～600mL/g，优选为200mL/g～600mL/g。3.根据权利要求1所述的一种银/石墨电触头的制备方法，其特征在于所述的银/石墨复合原料粉中膨胀石墨重量比优选为3～6％，银重量比优选为94％～97％。4.根据权利要求1所述的银/石墨电触头的制备方法，其特征在于所述的初压成型是将复合原料粉在20t压力下初成型，所述的烧结是在氢气氛保护下于烧结炉中600℃～850℃烧结，优选为600℃～700℃，所述的复压成型是在50～60t压力下复压成型制得成品。5.根据权利要求1所述的一种银/石墨电触头的制备方法，其特征在于所述的复合是高能球磨机械混合取膨胀石墨及银粉，在行星式高能球磨机中进行球磨混合，转速...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏彤，范壮军，解大收，张瑞，姚静，鄢少锋，段斐，李佳晶，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]