银基电接触材料制造技术

本发明专利技术涉及一种新的银基电接触材料，其中银为连续相，碳质作为纳米级分散相分散在银连续相中。碳质分散相在该银基电接触材料中的含量可以为0.02～5重量％，基于所述银基电接触材料的总重。根据本发明专利技术，所述碳质包含金刚石形态的碳质。这种银基电接触材料显示出优异的机械耐磨性和电学性能。

【技术实现步骤摘要】
银基电接触材料
本专利技术涉及一种银基电接触材料。
技术介绍
电接触材料，亦称电触头材料或者触头或接头，是高低压电器开关等仪器仪表中的重要元器件，它担负着电路间接通与断开，同时承载相应电路中电流的任务。在目前的银基电接触材料制备领域，如在银碳电接触材料的制备中，通常采用粉末冶金或者高能球磨分散等方式实现银粉和石墨粉体均匀混合，再对混合粉体进行等静压烧结，挤压成形，切片等工序，从而得到所需的触头材料。但是在加工粉体时，传统的粉末冶金及高能球磨混粉的方式最多只能实现微尺度上的均匀混合，而且常常会导致混合不均匀，并伴随着粉末团聚等现象，这些因素严重地影响着通过烧结粉体得到的材料在机械物理和电学等方面的性能。粉末冶金或者高能球磨工艺除了上述的易造成粉体团聚不均匀的原因之外，还会由于加工时间较长，容易造成球磨介质对电接触材料的污染。此外，为了提高电接触材料的综合性能，还可以电接触材料中添加碳质物质。但是目前发现，在这类工艺中，碳质对雾化银粉的包覆性和浸润性均较差，严重影响了银碳电接触材料的性能。在上述添加碳质物质的方法中，有尝试向银基电接触材料中直接加入金刚石，想以此提高电接触材料的耐磨性并因此延长该材料的使用寿命。尽管金刚石可以优化银基电接触材料的机械性能，但是同时也大大增加了该材料的制造成本，因而这类方法在实际生产中并不可行。此外，通过粉末冶金方式添加金刚石也难以实现均匀的分散。本专利技术人为了解决上述问题进行了深入细致的研究，发现本专利技术的技术方案解决了上述问题。
技术实现思路
本专利技术涉及银基电接触材料，该银基电接触材料是通过将银源和碳质中间相的混合物进行热处理得到的，其中所述银源为化学银粉。在银基电接触材料中，银为连续相，碳质作为纳米级分散相分散在该银连续相中。根据本专利技术，所述碳质包含金刚石形态的碳质。这种银基电接触材料显示出优异的机械耐磨性和电学性能。附图说明图1本专利技术的银基电接触材料制备方法的基本工艺路线的示意性流程图；图2(a)至(d)用碳质中间相溶液浸渍化学银粉与雾化银粉后的包覆形貌对比；图3(a)至(f)碳质在银碳复合粉体中的分散情况的SEM照片，其中图3(a)和3(b)为用1％碳质中间相溶液浸渍后的复合粉体，图3(c)和3(d)为用0.1％碳质中间相溶液浸渍后的复合粉体，图3(e)和3(f)为用0.01％碳质中间相溶液浸渍后的复合粉体；图4经热处理(烧结)的银碳复合体的TEM图像，其中显示了碳质在银中的纳米级分散。图5(a)至(b)碳质在银碳复合粉体中的分布情况的EDX图谱，其中(a)和(b)来自粉体的不同位置；图6(a)至(d)银碳复合体的拉曼光谱图，其中图6(a)显示的是不使用催化剂时制备的银碳复合粉体样品，图6(b)、6(c)和6(d)显示的是分别使用含钴、铁或镍的催化剂的碳质中间相溶液在不同浓度下制备的银碳复合体样品。具体实施方式本专利技术的银基电接触材料的制备方法，包括以下步骤：(a)提供碳质中间相溶液；(b)将银源加入碳质中间相溶液中并搅拌，得到混合物；(c)从所述混合物中除去溶剂，得到固体；(d)对所述固体进行热处理，经粉末冶金常规后续工艺，得到银基电接触材料。在下文中将结合具体工艺，详细地描述本专利技术的银基电接触材料的制备方法及其特点。(1)碳质中间相溶液在本专利技术的方法中提供的碳质中间相溶液，作为原料提供了电接触材料中碳质物质。这种碳质中间相溶液是通过将碳质中间相溶解在合适的溶剂中制备得到的。在本领域中使用的术语“碳质中间相”一般指重质芳香烃类物质在热处理过程中生成的一种向列型液晶物质。碳质中间相的重要特征之一是光学各向异性。碳质中间相是制备高性能炭材料制品的优质前驱体。碳质中间相例如包括中间相沥青基碳纤维(沥青基碳纤维中间相)和中间相碳纤微球(碳纤微球中间相)等。它们主要是以煤沥青或石油沥青为原料得到的。碳质中间相还包括以生物质资源为原料所制备的碳质中间相，即生物质衍生的碳质中间相。关于生物质衍生的碳质中间相及其相应的制备方法可以参见，例如，专利申请CN1421477A，将其全文引入本文作为参考。生物质衍生的碳质中间相由于生物质资源的获取方便性及其可再生性、清洁性和低廉的成本而具有优势。在本专利技术的方法中，对所使用的碳质中间相没有特别的限制。但是出于环境保护、生产成本的考虑，优选使用生物质衍生的碳质中间相。将上述碳质中间相溶解于合适的溶剂中就得到了本专利技术使用的碳质中间相溶液。在本专利技术方法的一个实施方案中，碳质中间相溶液的浓度为0.005～6重量％。优选地，碳质中间相溶液的浓度可以为0.005～5重量％，例如0.01～4重量％，0.5至4重量％。在本专利技术的方法中，可以通过调节碳质中间相的溶液浓度对银基电接触材料中的碳质含量进行调控。本领域技术人员可以根据需要对碳质中间相溶液的浓度进行调节。本专利技术对于溶解碳质中间相以形成溶液的溶剂没有特别的限制，只要能够形成所需浓度的溶液并且易于在后期除去即可。优选使用的是对环境友好的溶剂，包括醇类，例如甲醇、乙醇，丙醇等，特别是乙醇。(2)银源在制备电接触材料中使用的银源优选是银粉(或银颗粒)。在传统的银基电接触材料的制备工艺中，例如在传统粉末冶金或高能球磨混粉工艺中，会采用粒径在一定范围的银粉作为银源。但是现有技术中没有对所使用的银源的种类进行研究。在本专利技术中，特别采用化学银粉作为银源用于制备银基电接触材料。在本领域中使用的术语“化学银粉”是指通过化学方法(如溶液化学方法)制备得到的银粉。特别地，是指银的前驱体(银盐)在溶液中被还原而制备得到的(单质)银粉体。常见的化学方法包括银铵还原法等。在本专利技术的方法中，所使用的化学银粉的粒径可以在100nm到100μm的范围，例如1μm至100μm。在本专利技术中使用的化学银粉可以从市场上购买获得。(3)银源与碳质中间相溶液的混合银源与碳质中间相溶液的混合可以通过将银粉、特别是化学银粉加入，优选完全浸没于碳质中间相溶液中而完成。将银源加入到碳质中间相溶液中后，充分搅拌，得到银粉和碳质中间相溶液的固-液混合物，其中包含均匀分散的银粉。一般而言，在将银粉加入碳质中间相溶液的步骤中，要求碳质中间相充分浸没银粉即可。优选，保持银粉浸没在碳质中间相的溶液中一定的时间，促进银粉和碳质中间相间的均匀分散、银粉和碳质中间相的结合(包覆)、提高碳质中间相对银粉的接触性(或称润湿性)。根据需要，调整碳质中间相溶液的浓度，改变碳质中间相在银粉中的分布(包覆)量。根据本专利技术，使用化学银粉提高了碳质的包覆量。例如，在未热处理的银碳复合粉体中，碳质对银的包覆量，在碳质中间相的浓度为0.01％至1％重量时，例如在0.01重量％～1.5重量％，特别可在0.04重量％至1.3重量％，更特别地是在0.05重量％至1.2重量％(基于银碳的总重量)的范围内变化。经过热处理(例如烧结)后，银碳复合体中碳质对银的包覆量，在碳质中间相的浓度为0.01％至1％重量时，例如可在0.01重量％～1重量％，特别是在0.02至0.5重量％，更特别地是在0.02至0.3重量％(基于银碳的总重量)的范围内变化。(4)溶剂的除去银粉和碳质中间相充分混合后，除去该固液混合物中的溶剂。本专利技术的方法对于从上述的固-液混合物中除去溶剂的方法没有特别的限制。可以使用本领域技术人员公知本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种银基电接触材料，在所述银基电接触材料中，银为连续相，碳质作为纳米级分散相分散在银连续相中。

【技术特征摘要】
1.一种银基电接触材料，在所述银基电接触材料中，银为连续相，碳质作为纳米级分散相分散在银连续相中，其中，碳质的纳米级分散是指50％重量以上的碳质为纳米级，且纳米级是在1-1000纳米的范围内，其中纳米级分散的碳质没有出现团聚，其中所述碳质包含金刚石形态的碳质。2.根据权利要求1所述的银基电接触材料，其中碳质分散相在所述银基电接触材料中的含量为0.02～5重量％，基于所述银基电接触材料的总重。3.根据权利要求1所述的银基电接触材料，其中所述金刚石形态的碳质在原位通过碳质中间相的热处理生成。4.根据权利要求1所述的银基电接触材料，其中所述金刚石形态在碳质分散相中含量为0.01-0.5重量％，基于碳质分散相的总重。5.根据权利要求3所述的银基电接触材料，其中使用催化剂来促进所述金刚石形态的碳质的原位生成。6.根据权利要求5所述的银基电接触材料，其中所述催化剂选自包括下列的盐：铁盐、钴盐和镍盐。7.根据权利要求6所述的银基电接触材料，其中所述铁盐为硝酸铁、氯化铁或硫酸铁，所述钴盐为硝酸钴、氯化钴、硫酸钴，以及所述镍盐为硝酸镍、氯化镍、硫酸镍。8.根据权利要求1所述的银基电接触材料，其通过对银源和碳质中间相的混合物进行热处理得到，其中所述银源为通过化学方法制备得到的银粉。9.根据权利要求8所述的银基电接触材料，其中所述银粉的粒径在100nm到100μm的范围。10.根据权利要求8所述的银基电接触材料，其中所述热处理的温度为600℃至950℃。11.根据权利要求8所述的银基电接触材料，其中所述热处理的时间为1至10小时。12.根据权利要求8所述的银基电接触材料，其中所述热处理在纯氢气的氛围中进行。13.根据权利要求8所述的银基电接触材料，其中所述热处理在包含氨气和氢气的氛围中进行。14.根据权利要求8所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘楠，
申请(专利权)人：施耐德电器工业公司，
类型：发明
国别省市：