一种喷雾干燥制备银氧化锡电触头材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种喷雾干燥制备银氧化锡电触头材料的方法，包括以下步骤：取氧化锡粉末和含添加元素的盐类化合物加水配成水溶液，控制水溶液中氧化锡粉末的浓度为5～40wt%；将水溶液进行喷雾干燥，获得含添加元素的盐类化合物的氧化锡粉末；控制进料速率为30～100rpm，进风温度为150～250℃，雾化器的转速为16000～25000rpm；将含添加元素的盐类化合物的氧化锡粉末焙烧，再与银粉混匀，经等静压成型、烧结、挤压即得。该方法采用喷雾干燥与焙烧相结合的独特工艺以制得含添加元素氧化物微粒均匀分布于SnO2颗粒表面的掺杂粉末，降低了对喷射装置的要求，同时使制得的触头材料具有较高的抗熔焊性和电寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属基复合材料领域，具体涉及。
技术介绍
银氧化锡(AgSnO2)触头材料虽具有较高的抗熔焊性和耐电弧侵蚀性，但在实际应用过程中仍存在以下不足:(1)在低压小电流情况下，AgSnO2的抗电弧侵蚀能力不如AgCdO, AgSnO2在ACl和AC4条件下具有很高的电寿命，但在AC3条件下其电寿命比AgCdO还低；(2)由于Ag与SnO2的润湿性差，在电弧作用下Ag与51102容易发生分离，SnO2在触头表面发生聚集，使触头材料的接触电阻增大，温升提高，对触头材料的电气使用性能产生不利的影响；(3) SnO2的高硬度、高脆性使AgSnO2材料的塑性和延展性变差，加工异常困难，产品成品率低，导致成本增加。国内外的触头材料工作者经过大量的研究、试验认为，可通过同时采用以下两种办法解决上述问题:一是在AgSnO2触头材料中添加如W、Mo、B1、Cu、In等的一种或两种氧化物来提高AgSnO2的加工性和电性能；二是从加工工艺上改进AgSnO2的加工性和电性能。常见的AgSnO2触头材料的制备方法有合金内氧化法、粉末冶金法、反应喷射法(又称反应喷雾法)、化学共沉淀法、反应合成法、高能球磨法、纳米技术等，其中已获得实际商业应用的有内氧化法和粉末冶金法。西欧国家倾向于粉末冶金法，日本主要以合金内氧化法为主，但近年也积极研制粉末冶金法制品，这是由于内氧化法在制造过程中必须加入较大量的In元素以加快氧化的速度，而In在地球的存储量极少，导致其价格有时比Ag还高，其价格成本问题限制了合金内氧化制造工艺的发展。粉末冶金工艺不受组元成分的限制，工艺简单，过程质量易于控制，相对于其它工艺制成的AgSnO2触头材料，由于SnO2质点较粗,材料硬度较低，塑性和延展性较好。但由于AgSnO2中添加物的量一般小于2%，如何使其在AgSnO2中弥散均匀分布是粉末冶金工艺需要解决的主要问题，最理想的状态就是添加物弥散均匀分布于SnO2颗粒的内部或表面，使SnO2和Ag充分润湿,从而大大提高AgSnO2材料的加工性和电性能。德国的DODUCO公司在二十世纪九十年代首先开发成功了“反应喷射法”制造AgSnO2触头材料的新工艺。该工艺的特征是将含有所需元素(Sn和添加物元素如W、Mo、B1、Cu等)的盐类化合物的水溶液喷射入一个热反应容器中进行热分解，水分快速蒸发形成水蒸气，雾滴中的盐类或氢氧化物微粒与容器中的水蒸气(约900°C)发生反应生成氧化物，从而获得粉末晶粒内各种组分弥散均匀分布的SnO2掺杂颗粒，最后通过后续的与Ag粉混合、等静压成型、烧结、热挤压等粉末冶金工艺来制造AgSnO2M头材料，从而大大提高AgSnO2触头材料的加工性和电性能。采用“反应喷射法”工艺制造AgSnO2触头材料，材料中的SnO2含量和添加物的种类及含量均可在较大范围内变化，因此可根据不同的电器使用要求而有针对性地制造出不同SnO2含量和不同添加物种类及含量的、组织细小弥散、均匀分布的AgSnO2系列触头材料。但由于该工艺需要约900°C高温的反应喷射装置，对设备的要求比较高，应用受到一定限制。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供。该方法采用喷雾干燥与焙烧相结合的独特工艺以制得含添加元素氧化物微粒均匀分布于SnO2颗粒表面的掺杂粉末，降低了对喷射装置的要求，同时使制得的银氧化锡电触头材料具有较高的抗熔焊性和电寿命。本专利技术所述的喷雾干燥制备银氧化锡电触头材料的方法，包括以下步骤:I)取氧化锡粉末和含添加元素的盐类化合物加水配成水溶液，控制水溶液中氧化锡粉末的浓度为5?40wt% ；所述含添加元素的盐类化合物为选自偏钨酸铵、硝酸铜、七钥酸铵、硝酸铋、硝酸铟和硝酸锌中的一种或任意两种以上的组合；2)将水溶液送入喷雾干燥设备中进行喷雾干燥，获得含添加元素的盐类化合物的氧化锡粉末；喷雾干燥时，控制进料速率为30?lOOrpm，进风温度为150?250°C，雾化器的转速为16000?25000rpm ；3)将含添加元素的盐类化合物的氧化锡粉末置于400?800°C条件下焙烧，得到掺杂添加元素氧化物的氧化锡粉末；4)取银粉和掺杂添加元素氧化物的氧化锡粉末混合均匀，经等静压成型、烧结、挤压工序，即得到银氧化锡电触头材料。上述技术方案中，步骤I)中，优选是控制水溶液中氧化锡粉末的浓度为5?30wt%，更优选为5?20wt%o步骤I)中，所述氧化锡粉末的用量为控制其在银氧化锡电触头材料中占的比重为 5 ?16wt%0步骤I)中，所述含添加元素的盐类化合物的用量为控制当含添加元素的盐类化合物高温分解成相应的含添加元素的氧化物时，所述的含添加元素的氧化物的总量在银氧化锡电触头材料中占的比重为0.1?2wt%。所述含添加元素的盐类化合物在高温条件下分解得到含添加元素的氧化物分别为:偏钨酸铵分解为氧化钨，硝酸铜分解为氧化铜，七钥酸铵分解为氧化钥，硝酸铋分解为氧化铋，硝酸铟分解为氧化铟，硝酸锌分解为氧化锌。在最后所得的银氧化锡电触头材料中，应控制上述各种氧化物或它们中任意两种以上的组合的总量占银氧化锡电触头材料的0.1?2wt%。步骤2)中，进行喷雾干燥的设备通常可以是喷雾干燥机、离心喷雾干燥机或多喷嘴喷雾干燥机等。通过采用上述限定的喷雾干燥条件，可以使含添加元素的盐类化合物更均匀地分布于SnO2颗粒表面，以使其在后序的焙烧工序后能够获得含添加元素氧化物微粒弥散均匀分布于SnO2颗粒表面的SnO2掺杂颗粒(即掺杂添加元素氧化物的氧化锡粉末)。步骤3)中，焙烧的时间通常为I?5h。步骤4)中，所述银粉的用量为控制其在银氧化锡电触头材料中占的比重为82?94.9wt%。该步骤中，采用常规设备及常规操作将银粉与掺杂添加元素氧化物的氧化锡粉末混合均匀。该步骤中所述的等静压成型、烧结、热挤压操作与现有常规工艺相同，具体地，等静压成形压力通常为100?250Mpa ;烧结的温度通常为750?950°C，烧结的时间为2?5h ;热挤压的温度通常为800?900°C，挤压比为10?410。该步骤中，在挤压得到AgSnO2线材之后，再将线材按常规拉拔工艺进行拉拔、退火加工至所需尺寸。本申请中，所述氧化锡粉末的粒度通常为I?30μπι，银粉的粒度通常为5?70 μ m0与现有技术相比，本专利技术的特点在于:1、采用喷雾干燥设备结合特定的喷雾干燥条件以较低的温度即可实现水溶液的固、液分离及干燥，并获得所需添加元素的盐类化合物均匀分布于Sn02颗粒表面的粉末，再结合焙烧的方式使含添加元素的盐类化合物分解，从而获得添加元素的氧化物，并使添加元素氧化物微粒弥散均匀分布于Sn02颗粒的表面，由于喷雾干燥及添加元素的氧化步骤分开进行，大幅降低了现有喷射法中对设备的要求，在降低生产成本的同时还能使制得的银氧化锡电触头材料获得较高的抗熔焊性和电寿命；2、直接用SnO2粉末来制备含添加元素氧化物的SnO2掺杂颗粒，因此可以较好的控制SnO2粉末的粒度，改善AgSnO2材料的加工性。【具体实施方式】下面以具体实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术并不局限于这些实施例。实施例1 =AgSnO2 (12) TO3 (0.5)电触头材料的制备I)按AgSnO2 (12) WO3 (0.5)材料配比计算各原料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷雾干燥制备银氧化锡电触头材料的方法，包括以下步骤：1)取氧化锡粉末和含添加元素的盐类化合物加水配成水溶液，控制水溶液中氧化锡粉末的浓度为5～40wt%；所述含添加元素的盐类化合物为选自偏钨酸铵、硝酸铜、七钼酸铵、硝酸铋、硝酸铟和硝酸锌中的一种或任意两种以上的组合；2)将水溶液送入喷雾干燥设备中进行喷雾干燥，获得含添加元素的盐类化合物的氧化锡粉末；喷雾干燥时，控制进料速率为30～100rpm，进风温度为150～250℃，雾化器的转速为16000～25000rpm；3)将含添加元素的盐类化合物的氧化锡粉末置于400～800℃条件下焙烧，得到掺杂添加元素氧化物的氧化锡粉末；4)取银粉和掺杂添加元素氧化物的氧化锡粉末混合均匀，经等静压成型、烧结、挤压工序，即得到银氧化锡电触头材料。

【技术特征摘要】
1.一种喷雾干燥制备银氧化锡电触头材料的方法，包括以下步骤: 1)取氧化锡粉末和含添加元素的盐类化合物加水配成水溶液，控制水溶液中氧化锡粉末的浓度为5?40wt% ； 所述含添加元素的盐类化合物为选自偏钨酸铵、硝酸铜、七钥酸铵、硝酸铋、硝酸铟和硝酸锌中的一种或任意两种以上的组合； 2)将水溶液送入喷雾干燥设备中进行喷雾干燥，获得含添加元素的盐类化合物的氧化锡粉末；喷雾干燥时，控制进料速率为30?lOOrpm，进风温度为150?250°C，雾化器的转速为 16000 ?25000rpm ； 3)将含添加元素的盐类化合物的氧化锡粉末置于400?800°C条件下焙烧，得到掺杂添加元素氧化物的氧化锡粉末； 4)取银粉和掺杂添加元素氧化物的氧化锡粉末混合均匀，经等静压成型、烧结、挤压工序，即得...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶凡，陈光明，蒋德志，李镇鹏，侯月宾，崔建华，
申请(专利权)人：桂林电器科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45