專(zhuān)利名稱(chēng)：AgNi電觸頭材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種粉末合金材料技術(shù)領(lǐng)域的電觸頭材料，具體地說(shuō)，涉及的是 一種AgNi電觸頭材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
Ag-Ni觸頭材料具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，接觸電阻低而穩(wěn)定，抗侵蝕性 能優(yōu)良，并且容易加工，焊接性能優(yōu)良。另外，該材料制造成本低，適合大規(guī)模 生產(chǎn)。因此Ag-Ni材料一直是中小容量控制電器中首選的觸頭材料。近年來(lái)， 國(guó)內(nèi)外不斷推出各種系列的新型斷路器，這些新型的斷路器要求更小的體積，更 高的分?jǐn)嗄芰Α?br> 因此如何進(jìn)一步提高AgNi材料的抗熔焊性能，以擴(kuò)大其使用電流范圍，就 具有重要的實(shí)用價(jià)值。關(guān)于改善AgNi材料抗熔焊性的方法，國(guó)內(nèi)外基本研究方 向?yàn)樵贏(yíng)gNi材料中添加 一種或幾種組合的添加劑。具體如下
(1) U.S.Pat.No.5,198015;
(2) Morin， L.; Jemma,N.B; Contacts materials performances under break arc in automotive applications.IEEE transactions on components and packaging technologies, Volume:23 Issure:2， June 2000. pp 367-375.
(3) 鄭福前、謝明；Ag-10Ni合金的機(jī)械合金化，貴金屬，1998.19(4)
(4) 一種低壓電器用的電觸頭材料；CN100365747C
(5) —種抗熔焊性高的銀鎳基電觸頭材料及其制備方法；CN1478913A 文獻(xiàn)(1)中報(bào)道了在A(yíng)gNi材料中添加亞微米NiO顆粒，使其分布在Ni
顆粒之間，從而使得在使用過(guò)程中Ni顆粒與NiO顆粒共同作用減少觸頭表面電 弧聚集。
文獻(xiàn)(2)、 (4)、 (5)描述了在A(yíng)gNi材料中添加W， Mo， Cr，金剛石等元 素，結(jié)果表明盡管這些添加元素對(duì)抗熔焊性沒(méi)有直接改善，但是這些元素可以降 低AgNi材料的表面接觸電阻，在 -定程度上間接改善了材料的抗熔焊性能。文獻(xiàn)(3)描述了采用機(jī)械合金方法制備AgNi材料的性能，表明機(jī)械合金 化方法有助于改善材料抗熔焊性能。
綜上所述，國(guó)內(nèi)外研究對(duì)于改善Ag-Ni材料的抗熔焊性做了不少的研究工 作，機(jī)械合金化容易引入外來(lái)雜質(zhì)，已有的添加元素對(duì)于材料抗熔焊性的提高有 限，Ag-Ni材料的抗熔焊性依然不如Ag-CdO和Ag-Sn02系列材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足和缺陷，提供一種抗熔焊性能高的新型 AgNi電觸頭材料及其制備方法，可以進(jìn)一步改善AgNi材料的抗熔焊性能，從 而擴(kuò)大AgNi材料的使用范圍。
為實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用的技術(shù)解決方案是
本發(fā)明提供一種抗熔焊性能高的新型AgNi電觸頭材料，其包含的組分及重 量百分比含量為5%^鎳(Ni) 210%、 0.1%^碳化鎢(WC) ^5%，余量為銀； 銀粉和鎳粉的平均粒度為-200目，WC粉平均粒度在0.1 10um之間。
本發(fā)明還提供上述新型AgNi電觸頭材料的制備方法，采用壓制、燒結(jié)、擠 壓成型，在制備中對(duì)工藝流程中的一些條件參數(shù)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)鎳顆粒的纖維排 布。該方法包括以下步驟
第一步，首先將Ag粉和Ni粉過(guò)篩；
第二步，將WC粉和過(guò)篩后的銀粉、鎳粉按成分比例混合球磨； 第三步，將球磨后的粉末壓制成坯料；
所述將球磨后的粉末壓制成坯料，是指在100MPa 500MPa等靜壓壓強(qiáng)下 將球磨后的粉末壓制成坯料。
第四步，對(duì)壓制成型的坯料進(jìn)行燒結(jié)；
所述燒結(jié)，其中燒結(jié)溫度為750 950'C，燒結(jié)時(shí)間為l 10h，氫氣氣氛或 惰性氣氛保護(hù)。
第五步，對(duì)燒結(jié)后的坯料進(jìn)行熱壓；
所述熱壓，其中熱壓溫度500 950。C，熱壓壓力在100 700MPa之間，熱 壓保溫時(shí)間為5 60min。
第六步，對(duì)熱壓后的坯體進(jìn)行復(fù)燒；
所述復(fù)燒，其中工藝參數(shù)同第四步，即燒結(jié)溫度為750 95(TC，燒結(jié)時(shí)間為l 10h，氫氣氣氛或惰性氣氛保護(hù)。
第七步，對(duì)復(fù)燒后的坯體進(jìn)行熱擠壓，得到所述的新型AgNi觸頭材料。 所述熱擠壓是在液壓機(jī)上進(jìn)行。
所述熱擠壓，其中坯料加熱溫度在400 900°C，擠壓模具預(yù)熱溫度100 50(TC，擠壓速度為5 8cm/min，擠壓比為10 400。
本發(fā)明的新型AgNi觸頭材料，經(jīng)過(guò)裝機(jī)試驗(yàn)檢測(cè)表明，抗熔焊性能與 Ag-Cd012相當(dāng)。電壽命比市場(chǎng)常見(jiàn)的AgNi材料提高10倍以上，其他性能沒(méi)有 下降，制造成本相當(dāng)。這主要是因?yàn)樵谔砑痈呷埸c(diǎn)且可分解的WC顆粒后，改 善了觸頭表面的抗熔焊性，延長(zhǎng)了觸頭材料的使用壽命。當(dāng)WC含量超過(guò)5wt。/0 后，將影響材料的加工性能，使后續(xù)產(chǎn)品加工變得困難。當(dāng)WC含量小于0.1wt% 時(shí)，其對(duì)材料抗熔焊性能的改善不明顯。


圖1為本發(fā)明的實(shí)施例生產(chǎn)工藝流程圖
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說(shuō)明，以下的說(shuō)明僅為理解本 發(fā)明技術(shù)方案之用，不用于限定本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書(shū)
為準(zhǔn)。 實(shí)施例-
1 、首先將89.9wt%Ag粉和10wt%Ni粉過(guò)200目篩；
2、 之后與0.1wt。/。的WC粉(平均粒度為0.1啤)混合球磨；
3、 然后將球磨好的粉料在等靜壓強(qiáng)為100MPa下壓制成坯體；
4、 將壓坯在氫氣氣氛下95(TC燒結(jié)5h;
5、 隨后對(duì)燒結(jié)體進(jìn)行熱壓，熱壓溫度為500'C，熱壓壓力為700MPa，保壓 5分鐘；
6、 然后將熱壓后坯體按照上述歩驟4)燒結(jié)工藝復(fù)燒一次；
7、 再將復(fù)燒后的坯體在液壓機(jī)上進(jìn)行熱擠壓成線(xiàn)材或板材，熱擠壓溫度為 400°C，熱擠壓速度為5cm/min，模具預(yù)熱溫度為IO(TC，擠壓比為10。
相比傳統(tǒng)AgNi材料，所獲得材料電壽命提高10倍，抗瑢焊性能提高300%， 抗拉強(qiáng)度為356MPa,電阻率為1.9^acm，硬度97HV。實(shí)施例二
1 、首先將90%Ag粉和5wt%Ni粉過(guò)200目篩；
2、 之后與5wty。的WC粉(平均粒度為l(Him)混合球磨；
3、 然后將球磨好的粉料在等靜壓強(qiáng)為500MPa下壓制成坯體；
4、 將壓坯在氫氣氣氛下75(TC燒結(jié)10h;
5、 隨后對(duì)燒結(jié)體進(jìn)行熱壓，熱壓溫度為95(TC，熱壓壓力為100MPa，保壓 60分鐘；
6、 然后將熱壓后坯體按照上述步驟4)燒結(jié)工藝復(fù)燒一次；
7、 再將復(fù)燒后的坯體在液壓機(jī)上進(jìn)行熱擠壓成線(xiàn)材或板材，熱擠壓溫度為 90(TC，熱擠壓速度為8cm/min，模具預(yù)熱溫度為500°C，擠壓比為400。
相比傳統(tǒng)AgNi材料，所獲得材料電壽命提高12倍，抗熔焊性能提高500%， 抗拉強(qiáng)度為383MPa，電阻率為2.1nQ.cm，硬度105HV。
實(shí)施例三 -1 、首先將90wt%Ag粉和6wt%Ni粉過(guò)200目篩；
2、 之后與4wt。/。的WC粉(平均粒度為0.1pm)混合球磨；
3、 然后將球磨好的粉料在等靜壓強(qiáng)為400MPa下壓制成坯體；
4、 將壓坯在氫氣氣氛下90(TC燒結(jié)8h;
5、 隨后對(duì)燒結(jié)體進(jìn)行熱壓，熱壓溫度為550'C，熱壓壓力為700MPa，保壓 40分鐘；
6、 然后將熱壓后坯體按照上述步驟4)燒結(jié)工藝復(fù)燒一次；
7、 再將復(fù)燒后的坯體進(jìn)行熱擠壓成線(xiàn)材或板材，熱擠壓溫度為45(TC，熱 擠壓速度為8cm/min，模具預(yù)熱溫度為250°C，擠壓比為250。
相比傳統(tǒng)AgNi材料，所獲得材料電壽命提高15倍，抗瑢焊性能提高600%， 抗拉強(qiáng)度為390MPa，電阻率為2.2^.cm，硬度IIOHV。
實(shí)施例四
1 、首先將85wt%Ag粉和10wt%Ni粉過(guò)200目篩；
2、之后與5wt。/。的WC粉(平均粒度為lpm)混合球磨；3、 然后將球磨好的粉料在等靜壓強(qiáng)為500MPa下壓制成坯體；
4、 將壓坯在氫氣氣氛下800'C燒結(jié)10h;
5、 隨后對(duì)燒結(jié)體進(jìn)行熱壓，熱壓溫度為600'C，熱壓壓力為500MPa，保壓 IO分鐘；
6、 然后將熱壓后坯體按照上述步驟4)燒結(jié)工藝復(fù)燒一次；
7、 再將復(fù)燒后的坯體在液壓機(jī)上進(jìn)行熱擠壓成線(xiàn)材或板材，熱擠壓溫度為 450°C，熱擠壓速度為5cm/min，模具預(yù)熱溫度為450°C，擠壓比為50。
相比傳統(tǒng)AgNi材料，所獲得材料電壽命提高13倍，抗熔焊性能提高400%， 抗拉強(qiáng)度為366MPa，電阻率為2.(Vacm，硬度98HV。
實(shí)施例五
1 、首先將88wt%Ag粉和9wt%Ni粉過(guò)200目篩；
2、 之后與3wt。/。的WC粉(平均粒度為2pm)混合球磨；
3、 然后將球磨好的粉料在等靜壓強(qiáng)為150MPa下壓制成坯體；
4、 將壓坯在氬氣氣氛下900。C燒結(jié)3h;
5、 隨后對(duì)燒結(jié)體進(jìn)行熱壓，熱壓溫度為55(TC，熱壓壓力為500MPa，保壓 30分鐘；
6、 然后將熱壓后坯體按照上述步驟4)燒結(jié)工藝復(fù)燒一次；
7、 再將復(fù)燒后的坯體在液壓機(jī)上進(jìn)行熱擠壓成線(xiàn)材或板材，熱擠壓溫度為 700°C，熱擠壓速度為7cm/min，模具預(yù)熱溫度為450°C ，擠壓比為400。
相比傳統(tǒng)AgNi材料，所獲得材料電壽命提高13倍，抗熔焊性能提高350%， 抗拉強(qiáng)度為343MPa，電阻率為2.0tiacm，硬度IOOHV。
實(shí)施例六
1 、首先將94.9wt%Ag粉和5wt%M粉過(guò)200目篩；
2、 之后與0.1wt。/。的WC粉(平均粒度為O.lpm)混合球磨；
3、 然后將球磨好的粉料在等靜壓強(qiáng)為150MPa下壓制成坯體；
4、 將壓坯在氫氣氣氛下850'C燒結(jié)8h;
5、 隨后對(duì)燒結(jié)體進(jìn)行熱壓，熱壓溫度為650'C，熱壓壓力為450MPa，保壓60分鐘；
6、 然后將熱壓后坯體按照上述步驟4)燒結(jié)工藝復(fù)燒一次；
7、 再將復(fù)燒后的坯體在液壓機(jī)上進(jìn)行熱擠壓成線(xiàn)材或板材，熱擠壓溫度為 500°C，熱擠壓速度為5cm/min，模具預(yù)熱溫度為200°C,擠壓比為80。
相比傳統(tǒng)AgNi材料，所獲得材料電壽命提高11倍，抗熔焊性能提高400%， 抗拉強(qiáng)度為390MPa，電阻率為2.1^Q.cm，硬度103HV。
權(quán)利要求
1.一種AgNi電觸頭材料，其特征在于，包含的組分及重量百分比含量為5％≤鎳≤10％、0.1％≤碳化鎢≤5％，余量為銀。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的AgNi電觸頭材料，其特征在于，所述銀、鎳的平 均粒度為-200目。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的AgNi電觸頭材料，其特征在于，所述碳化鎢平均 粒度在0.1 10um之間。
4. 一種如權(quán)利要求1所述的AgNi電觸頭材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟第一步，首先將銀Ag粉和鎳Ni粉過(guò)篩；第二步，將碳化鎢WC粉和過(guò)篩后的銀粉、鎳粉按成分比例混合球磨； 第三步，將球磨后的粉末壓制成坯料； 第四步，對(duì)壓制成型的坯料進(jìn)行燒結(jié)； 第五步，對(duì)燒結(jié)后的坯料進(jìn)行熱壓； 第六步，對(duì)熱壓后的坯體進(jìn)行復(fù)燒；第七步，對(duì)復(fù)燒后的坯體進(jìn)行熱擠壓，得到所述的新型AgNi觸頭材料。
5. 如權(quán)利要求4所述的AgNi電觸頭材料的制備方法，其特征在于，第三步 中，所述將球磨后的粉末壓制成坯料，是指在100MPa 500MPa等靜壓壓強(qiáng)下 將球磨后的粉末壓制成坯料。
6. 如權(quán)利要求4所述的AgNi電觸頭材料的制備方法，其特征在于，第四步 中，所述燒結(jié)，其中燒結(jié)溫度為750 95(TC，燒結(jié)時(shí)間為l 10h，氫氣氣氛或 惰性氣氛保護(hù)。
7. 如權(quán)利要求4所述的AgNi電觸頭材料的制備方法，其特征在于，第五步 中，所述熱壓，其中熱壓溫度500 95(TC，熱壓壓力在100 700MPa之間，熱 壓保溫時(shí)間為5 60min。
8. 如權(quán)利要求4所述的AgNi電觸頭材料的制備方法，其特征在于，第六步 中，所述復(fù)燒，其中工藝參數(shù)同第四步，即燒結(jié)溫度為750 950°C，燒結(jié)時(shí)間 為l 10h，氫氣氣氛或惰性氣氛保護(hù)。
9. 如權(quán)利要求4所述的AgNi電觸頭材料的制備方法，其特征在于，第七步 中，所述熱擠壓，其中坯料加熱溫度在400 卯0'C，擠壓模具預(yù)熱溫度100 500°C，擠壓速度為5 8cm/min，擠壓比為10 400。
10. 如權(quán)利要求4或9所述的AgNi電觸頭材料的制備方法，其特征在于， 第七步中，所述熱擠壓是在液壓機(jī)上進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種AgNi基電觸頭材料及其制備方法，電觸頭材料包含的組分及重量百分比含量為5％≤鎳≤10％、0.1％≤碳化鎢≤5％，余量為銀。本發(fā)明考慮鎳顆粒的分布及纖維取向，制造工藝采用球磨、壓制、燒結(jié)、擠壓工藝方法。由于碳化鎢具有高硬度、高強(qiáng)度、高熔點(diǎn)，與銀的結(jié)合強(qiáng)度較好，與傳統(tǒng)AgNi電觸頭材料相比，本發(fā)明得到的AgNi電觸頭材料具有更高的抗熔焊性，耐電弧燒損能力和較高的電壽命。
文檔編號(hào)C22C1/05GK101608272SQ20091005505
公開(kāi)日2009年12月23日 申請(qǐng)日期2009年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月20日
發(fā)明者甘可可, 祁更新, 曉 陳, 陳樂(lè)生 申請(qǐng)人:溫州宏豐電工合金有限公司