專利名稱：一種銀鎳基電觸頭材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體是指電觸頭材料及其制備方法，特別是指一 種配電電器用抗熔焊性能高的銀鎳(AgNi)基電觸頭材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
銀鎳(AgNi)基觸頭材料具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，接觸電阻低且穩(wěn)定，抗電弧 侵蝕性能優(yōu)良，并且容易加工，焊接性能優(yōu)良，可以從線材或成型帶材直接焊接于觸頭底 座，該材料可以有效地加以利用。另外，該材料制造成本低，適合大規(guī)模生產(chǎn)。因此，AgM材 料一直是中小容量控制電器中的首選觸點材料，然而由于現(xiàn)代工業(yè)對開關(guān)電器小型化、工 作壽命和可靠性要求的不斷提高，以及現(xiàn)代工業(yè)配電電壓等級的提高，AgNi觸頭材料的缺 點——抗熔焊性能差變的愈來愈明顯，已經(jīng)無法滿足國內(nèi)外各種實現(xiàn)更小體積以及更高分 斷能力的斷路器對觸點材料的要求。因此，如何進(jìn)一步提高AgNi材料的抗熔焊能力，以擴大其使用電流范圍，具有重 要實際應(yīng)用價值。通過檢索，最新的中國專利公開號CN101608272A公開的AgNi電觸頭材 料及其制備方法，其通過銀鎳材料中添加碳化鎢進(jìn)行改性，但是，碳化鎢在500°C以上就開 始活性氧化，其抗氧化能力差，而觸頭材料往往工作于電弧放電的環(huán)境下，導(dǎo)致該種觸頭材 料氧化，耐電弧燒損能力差，嚴(yán)重降低其電壽命和分?jǐn)嗄芰Α?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點和不足，而提供一種高抗熔焊性的 銀鎳基電觸頭材料及其制備方法，進(jìn)一步提高AgNi電觸頭材料抗熔焊性能，從而擴大AgNi 電觸頭材料應(yīng)用范圍。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是包含的組分及重量百分比含量為 鎳彡30%,0. 1彡碳化鉭彡10%，余量為銀。進(jìn)一步設(shè)置是所述的碳化鉭的平均粒度為0. 1 10 μ m。本發(fā)明的另一個技術(shù)方案是提供了一種銀鎳基電觸頭材料的制備方法，其技術(shù)方 案是包括以下步驟(1)首先將銀粉和鎳粉過篩，篩的目數(shù)小于200目；(2)將碳化鉭粉末與經(jīng)過過篩的銀粉和鎳粉按照比例混合球磨，其比例為 鎳彡30%,0. 1彡碳化鉭彡10%，余量為銀；(3)將球磨混合好的粉末中添加粘結(jié)劑進(jìn)行制粒；(4)對經(jīng)過制粒的粉末進(jìn)行模壓成型制成胚體；(5)對坯體在有保護性氣氛下進(jìn)行脫粘結(jié)劑燒結(jié)；(6)對燒結(jié)后的坯體進(jìn)行復(fù)壓；(7)對復(fù)壓后的坯體進(jìn)行退火，得到所述的銀鎳基電觸頭材料。所述的步驟(3)中，所述將球磨混合好的粉末進(jìn)行制粒，是指向混合好的粉末中添加粘結(jié)劑，并進(jìn)行擦篩制粒。所述的粉鎳為羰基鎳粉，其平均粒度為4 7μπι。所述步驟(4)中，所述對經(jīng)過制粒的粉末進(jìn)行模壓成型，是指在100 600MPa壓 強下對經(jīng)過制粒的粉末進(jìn)行模壓成型。所述步驟(5)中，所述對壓制成型的坯體在有保護 性氣氛下進(jìn)行脫脂燒結(jié)，脫脂溫度在200 500°C之間，保溫時間為0. 5 5小時，燒結(jié)溫度 在750 950°C，燒結(jié)時間為3 6小時，氫氣氣氛或者惰性氣氛保護。所述步驟(6)中，所 述對燒結(jié)后的坯體進(jìn)行復(fù)壓，是指在400 1400MPa壓強下進(jìn)行壓制，保壓時間3 10秒 鐘。所述步驟(7)對復(fù)壓后的坯體進(jìn)行退火處理，其工藝條件是處理溫度為400 650°C， 保溫時間為2 6小時，氫氣氣氛或惰性氣氛保護。所述的步驟⑷和步驟(6)中，所述模 壓成型和復(fù)壓均是在油壓機上進(jìn)行。本發(fā)明的銀鎳基電觸頭材料，TaC具有高硬度、高強度、高熔點，與銀、鎳的結(jié)合強 度較好，與現(xiàn)有的銀鎳電觸頭材料(用于控制電器)相比，本發(fā)明的電觸頭材料抗熔焊性提 高了 6倍以上，耐電弧燒損能力和電壽命提高了 3-7倍，主要應(yīng)用于低壓配電電器觸點。另 夕卜，相較于對比文件CN101608272A，本發(fā)明選用TaC相對于WC有以下優(yōu)點1.WC的抗氧化 能弱，在空氣中500°C即開始氧化，而TaC在1100°C才開始氧化，因此本發(fā)明的電觸頭材料 的穩(wěn)定性大為提高；2. TaC熔點3880°C，而WC僅為2867°C，因此本發(fā)明的添加了 TaC的電 觸頭材料抗熔焊性和耐燒損能力均比添加WC的要高。下面結(jié)合說明書附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步介紹。


圖1是本發(fā)明的材料制備工藝流程圖
圖2是實施例2的金相組織照片X200 ；圖3是實施例2的斷口掃描電鏡照片。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明進(jìn)行具體的描述，只用于對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不 能理解為對本發(fā)明保護范圍的限定，該領(lǐng)域的技術(shù)工程師可根據(jù)上述發(fā)明的內(nèi)容對本發(fā)明 作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。實施例一(1)首先將69. 9wt% Ag粉和30wt% Ni粉過200目篩；本實施例該Ni粉為經(jīng)過 還原的鎳粉，一是為了去掉粉末表面的氧化物；二是降低粉末中水分含量；三是提高粉末 的表面活性；(2)之后與0. Iwt % TaC (1 2 μ m)粉混合球磨；(3)然后向球磨好的粉中添加粘結(jié)劑，并過篩制粒(4)再將制粒好的粉料在油壓機上進(jìn)行模壓成型，壓強為400MPa ；(5)隨后將壓坯在氫氣氣氛下進(jìn)行脫脂燒結(jié)，脫脂溫度為320°C，并保溫lh，隨后 升溫到900°C燒結(jié)5h ；(6)再將燒結(jié)坯體在油壓機上進(jìn)行復(fù)壓，壓制壓強600MPa ；(7)對復(fù)壓后的產(chǎn)品在氫氣保護氣氛下進(jìn)行退火，退火溫度為600°C，時間為3h ；
(8)再將退火后的坯體在油壓機上進(jìn)行第二次復(fù)壓，壓制壓強1400MPa。本實施例該粘結(jié)劑可選用石蠟類粘結(jié)劑，并在步驟(5)燒結(jié)脫掉。經(jīng)檢測，本發(fā)明所獲得的AgNi基電觸頭材料密度為9. 7g/cm3,電阻率 2· 75μΩ · cm，硬度 ΗΒ85。實施例二(1)首先將65wt% Ag粉和30wt% Ni粉過200目篩；(2)之后與5wt % TaC (1 2 μ m)粉混合球磨；(3)然后向球磨好的粉中添加粘結(jié)劑，并過篩制粒
(4)再將制粒好的粉料在油壓機上進(jìn)行模壓成型，壓強為400MPa ；(5)隨后將壓坯在氫氣氣氛下進(jìn)行脫脂燒結(jié)，脫脂溫度為320°C，并保溫lh，隨后 升溫到900°C燒結(jié)5h ；(6)再將燒結(jié)坯體在油壓機上進(jìn)行復(fù)壓，壓制壓強600MPa ；(7)對復(fù)壓后的產(chǎn)品在氫氣保護氣氛下進(jìn)行退火，退火溫度為600°C，時間為3h ；(8)再將退火后的坯體在油壓機上進(jìn)行第二次復(fù)壓，壓制壓強1400MPa。經(jīng)檢測，本發(fā)明所獲得的AgNi基電觸頭材料密度為9. 98g/cm3,電阻率 2· 92μΩ · cm，硬度 ΗΒ103. 5。實施例三(1)首先將67wt% Ag粉和30wt% Ni粉過200目篩；(2)之后與3wt% WtTaCd 2 μ m)粉混合球磨；(3)然后向球磨好的粉中添加粘結(jié)劑，并過篩制粒(4)再將制粒好的粉料在油壓機上進(jìn)行模壓成型，壓強為400MPa ；(5)隨后將壓坯在氫氣氣氛下進(jìn)行脫脂燒結(jié)，脫脂溫度為320°C，并保溫lh，隨后 升溫到900°C燒結(jié)5h ；(6)再將燒結(jié)坯體在油壓機上進(jìn)行復(fù)壓，壓制壓強600MPa ；(7)對復(fù)壓后的產(chǎn)品在氫氣保護氣氛下進(jìn)行退火，退火溫度為600°C，時間為3h ；(8)再將退火后的坯體在油壓機上進(jìn)行第二次復(fù)壓，壓制壓強1400MPa。經(jīng)檢測，本發(fā)明所獲得的AgNi基電觸頭材料密度為9. 96g/cm3,電阻率 2· 8μ Ω · cm,硬度 ΗΒ98。實施例四(1)首先將65wt% Ag粉和25wt% Ni粉過200目篩；(2)之后與IOwt % TaC (1 2 μ m)粉混合球磨；(3)然后向球磨好的粉中添加粘結(jié)劑，并過篩制粒(4)再將制粒好的粉料在油壓機上進(jìn)行模壓成型，壓強為400MPa ；(5)隨后將壓坯在氫氣氣氛下進(jìn)行脫脂燒結(jié)，脫脂溫度為320°C，并保溫lh，隨后 升溫到900°C燒結(jié)5h ；(6)再將燒結(jié)坯體在油壓機上進(jìn)行復(fù)壓，壓制壓強600MPa ；(7)對復(fù)壓后的產(chǎn)品在氫氣保護氣氛下進(jìn)行退火，退火溫度為600°C，時間為3h ；(8)再將退火后的坯體在油壓機上進(jìn)行第二次復(fù)壓，壓制壓強1400MPa。經(jīng)檢測，本發(fā)明所獲得的AgNi基電觸頭材料密度為10. 06g/cm3,電阻率3μ Ω · cm，硬度 ΗΒ108. 2 。
權(quán)利要求
一種銀鎳基電觸頭材料，其特征在于包含的組分及重量百分比含量為10％≤鎳≤30％、0.1≤碳化鉭≤10％，余量為銀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銀鎳基電觸頭材料，其特征在于所述的碳化鉭的平均粒度 為 0. 1 lOiim。
3.一種制備權(quán)利要求1所述的銀鎳基電觸頭材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)首先將銀粉和鎳粉過篩，篩的目數(shù)小于200目；(2)將碳化鉭粉末與經(jīng)過過篩的銀粉和鎳粉按照比例混合球磨，其比例為鎳 (30%,0. 1彡碳化鉭彡10%，余量為銀；(3)將球磨混合好的粉末中添加粘結(jié)劑進(jìn)行制粒；(4)對經(jīng)過制粒的粉末進(jìn)行模壓成型制成胚體；(5)對坯體在有保護性氣氛下進(jìn)行脫粘結(jié)劑燒結(jié)；(6)對燒結(jié)后的坯體進(jìn)行復(fù)壓；(7)對復(fù)壓后的坯體進(jìn)行退火，得到所述的銀鎳基電觸頭材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種制備權(quán)利要求1所述的銀鎳基電觸頭材料的制備方法，其 特征在于所述的步驟(3)中，所述將球磨混合好的粉末進(jìn)行制粒，是指向混合好的粉末中 添加石蠟類粘結(jié)劑，并進(jìn)行擦篩制粒。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述一種制備權(quán)利要求1所述的銀鎳基電觸頭材料的制備方 法，其特征在于所述的粉鎳為羰基鎳粉，其平均粒度為4 7 y m。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種制備權(quán)利要求1所述的銀鎳基電觸頭材料的制備方法，其 特征在于所述步驟(4)中，所述對經(jīng)過制粒的粉末進(jìn)行模壓成型，是指在100 600MPa壓 強下對經(jīng)過制粒的粉末進(jìn)行模壓成型。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種制備權(quán)利要求1所述的銀鎳基電觸頭材料的制備方法，其 特征在于所述步驟(5)中，所述對壓制成型的坯體在有保護性氣氛下進(jìn)行脫脂燒結(jié)，脫脂 溫度在200 500°C之間，保溫時間為0. 5 5小時，燒結(jié)溫度在750 950°C，燒結(jié)時間為 3 6小時，氫氣氣氛或者惰性氣氛保護。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種制備權(quán)利要求1所述的銀鎳基電觸頭材料的制備方法，其 特征在于所述步驟(6)中，所述對燒結(jié)后的坯體進(jìn)行復(fù)壓，是指在400 1400MPa壓強下 進(jìn)行壓制，保壓時間3 10秒鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述一種制備權(quán)利要求1所述的銀鎳基電觸頭材料的制備方法，其 特征在于所述步驟(7)對復(fù)壓后的坯體進(jìn)行退火處理，其工藝條件是處理溫度為400 650°C，保溫時間為2 6小時，氫氣氣氛或惰性氣氛保護。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種制備權(quán)利要求1所述的銀鎳基電觸頭材料的制備方法，其 特征在于所述的步驟(4)和步驟(6)中，所述模壓成型和復(fù)壓均是在油壓機上進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種銀鎳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10％≤鎳≤30％、0.1≤碳化鉭≤10％，余量為銀。本發(fā)明主要考慮陶瓷相顆粒的分布及增強效果，制造工藝采用球磨、壓制、燒結(jié)、復(fù)壓、退火工藝方法。由于TaC具有高硬度、高強度、高熔點，與銀、鎳的結(jié)合強度較好，與普通AgNi材料相比，本發(fā)明的電觸頭材料具有更高的抗熔焊性，耐電弧燒損能力和電壽命，主要應(yīng)用于低壓配電電器觸點。
文檔編號C22C5/06GK101831571SQ20101019047
公開日2010年9月15日 申請日期2010年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月31日
發(fā)明者柏小平, 翁桅, 謝繼峰, 顏小芳 申請人:福達(dá)合金材料股份有限公司