專利名稱：一種連續(xù)均勻化制備銀氧化錫材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電觸頭材料的技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種銀氧化錫材料的制備方法。
背景技術(shù)：
銀氧化物材料是主要的電觸頭用材，長期以來國內(nèi)外所使用的銀氧化物觸頭以銀氧化鎘最多。銀氧化鎘材料曾一度是中低壓開關(guān)電器應(yīng)用最主要的電接觸材料，它具有優(yōu)良的滅弧性能，在中等負(fù)荷開關(guān)中具有“萬能觸點(diǎn)”之稱。然而，隨著電器開關(guān)不斷對電觸點(diǎn)提出的小型化、高可靠性、長壽命等苛刻的性能要求，銀氧化鎘材料不僅在抗磨損、抗熔焊、 耐電弧浸蝕等性能指標(biāo)上已顯露明顯不足，而且銀氧化鎘觸點(diǎn)燃弧產(chǎn)生的Cd蒸氣有毒，不符合環(huán)保要求，歐洲已無限期禁用銀氧化鎘觸頭材料。作為目前銀氧化鎘材料最主要的替代物，銀氧化錫材料近年來發(fā)展迅速，廣泛應(yīng)用于繼電器、接觸器、斷路器等低壓電器。目前，銀氧化錫觸頭材料的制備方法主要有合金內(nèi)氧化法和粉末冶金法。采用合金內(nèi)氧化法制備銀氧化錫材料，即將銀、錫按一定的比例配比熔鑄加工，所得的銀錫合金坯材經(jīng)后續(xù)加工制成絲材、片材等產(chǎn)品形式，經(jīng)高溫、高氧壓、長時(shí)間內(nèi)氧化處理，得到成品。該工藝適于批量生產(chǎn)，但在內(nèi)氧化過程中，由于氧原子需在合金的致密體中擴(kuò)散，其濃度的梯度分布將造成材料內(nèi)部出現(xiàn)貧氧區(qū)或未氧化區(qū)，這對材料的電氣性能不利。同時(shí)，當(dāng)錫含量大于5% 就很難進(jìn)行氧化，為此必須添加有助于氧化的元素，比如銦、鉍等。近年來用粉末冶金法制備銀氧化錫觸頭材料得到快速發(fā)展，但是統(tǒng)觀目前狀況，用粉末冶金法制備銀氧化錫電觸頭尚存在以下不足(1) 二氧化錫粉末分布不夠均勻、聚集；( 二氧化錫與銀基體材料浸潤性不夠，晶間結(jié)合力弱，使用時(shí)易出現(xiàn)宏觀和微裂紋，加工性能差；C3)批與批之間材料性能不一致。這些，都影響著電觸頭材料的加工性能和電氣性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足之處，提出一種連續(xù)均勻化制備銀氧化錫材料的方法，該方法制備的電觸頭材料具有電阻率低、組織均勻細(xì)致、加工性能良好等特點(diǎn)，其制備工藝簡單，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)批量化生產(chǎn)；本發(fā)明使用的原材料，制備過程均符合環(huán)保要求，適合于社會發(fā)展趨勢。本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種連續(xù)均勻化制備銀氧化錫材料的方法，材料的化學(xué)成份為銀和氧化錫，其中，氧化錫重量百分比為8% 22%，余量為銀，其特征在于，步驟為(1)選用粒徑為1 6um氧化錫粉末，加水制備成氧化錫漿料，通過超聲波振動器對氧化錫漿料進(jìn)行超聲波均勻化處理；( 根據(jù)銀與氧化錫含量比例，配制硝酸銀溶液，將配備好的硝酸銀溶液與氧化錫漿料混合在一起，制備成混合溶液，裝在一個(gè)儲罐內(nèi)，也通過超聲波振動器對混合溶液進(jìn)行超聲波均勻化處理；(3)配制抗壞血酸溶液作為還原劑，并裝在另一個(gè)儲罐內(nèi)；(4)通過兩臺泵分別抽取儲罐內(nèi)的硝酸銀與氧化錫混合溶液和抗壞血酸溶液，同時(shí)輸送到旋轉(zhuǎn)式反應(yīng)釜內(nèi)，對反應(yīng)釜內(nèi)的溶液進(jìn)行轉(zhuǎn)動式分散，同時(shí)開啟超聲波振動器，讓硝酸銀的還原反應(yīng)在濺射中進(jìn)行，讓還原后的單質(zhì)銀均勻地復(fù)合在氧化錫的表面上，在粉末收集器上收集到分布均勻的銀氧化錫復(fù)合粉末；( 將收集到的銀氧化錫粉末進(jìn)行干燥、篩分、成型，制成電觸頭材料。進(jìn)一步地，硝酸銀溶液的濃度為 3-25%，氧化錫漿料的濃度為10-50%，抗壞血酸溶液濃度為1-10%。硝酸銀與氧化錫的混合溶液和抗壞血酸溶液按照均勻的流速進(jìn)入旋轉(zhuǎn)式反應(yīng)釜，控制閥門流量為200-400L/h。 超聲波振動器的頻率為10-50KHZ。氧化錫漿料進(jìn)行超聲波均勻化處理的時(shí)間為10-20分鐘。本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)有1、本發(fā)明首次提出超聲波均勻化制備銀氧化錫材料，使用旋轉(zhuǎn)式反應(yīng)釜，硝酸銀與氧化錫混合溶液和抗壞血酸溶液在反應(yīng)釜內(nèi)噴濺中進(jìn)行活化反應(yīng)，反應(yīng)溶液與生成的粉末被分散器以轉(zhuǎn)動式進(jìn)一步均勻分散，有效地減少了粉末團(tuán)聚的機(jī)會；由于反應(yīng)是在流動中進(jìn)行，反應(yīng)溶液在反應(yīng)釜中所停留的時(shí)間相同，從而保證了復(fù)合粉末的均勻性。2、可以通過控制反應(yīng)溶液的流速與濃度，從而達(dá)到控制所得粉末粒度的效果。3、由于反應(yīng)生成的銀復(fù)合氧化錫復(fù)合粉末并不停留在反應(yīng)釜內(nèi)，而是隨水流走，不必停機(jī)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)出來材料性能穩(wěn)定。4、本發(fā)明制備出的銀氧化錫材料塑性加工性能優(yōu)良，易擠壓、軋制或拉絲，電性能可滿足客戶使用要求。5、本發(fā)明所用原料易得，工藝簡單易行，成本較低，適用于批量化、工業(yè)化生產(chǎn)。6、本發(fā)明使用的原材料，制備過程均符合環(huán)保要求，適合于社會發(fā)展趨勢。此外，本發(fā)明還可應(yīng)用于其它復(fù)合材料的制備中，適用范圍廣。


圖1是本發(fā)明的工藝路線圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 制備銀氧化錫(10)材料(1)稱取粒徑為1 2um氧化錫粉末0. 762公斤，制備成漿料，并加入活化劑，開啟超聲波振動器，進(jìn)行10 20分鐘均勻化處理。最后制備成漿料的濃度為30%。(2)稱取硝酸銀晶體10公斤，配制為濃度5%的硝酸銀溶液，同時(shí)將氧化錫漿料加入硝酸銀溶液中，通過超聲波振動器攪拌30分鐘，制成均勻的混合液。(3)配制適量的2%抗壞血酸溶液。(4)通過兩臺泵同時(shí)抽取儲罐內(nèi)的硝酸銀與氧化錫的混合溶液和抗壞血酸溶液， 采用閥門控制流量300L/h，從反應(yīng)釜的左邊同時(shí)輸送到反應(yīng)釜里面，并對反應(yīng)的溶液進(jìn)行轉(zhuǎn)動式分散，同時(shí)開啟超聲波振動器，頻率20KHz，讓硝酸銀的還原反應(yīng)在濺射中進(jìn)行，反應(yīng)得到的銀氧化錫復(fù)合粉隨水流到粉末收集器，經(jīng)水洗，溫度100-20(TC干燥，最終得到銀氧化錫復(fù)合粉末。(5)將銀氧化錫復(fù)合粉末經(jīng)過200目篩分，裝入直徑為Φ120的鋼模中，進(jìn)行等靜壓成型。壓強(qiáng)為350MPa，保壓1分鐘，制備出錠胚。(6)將成型后的錠坯進(jìn)行真空燒結(jié)，燒結(jié)溫度900°C，真空度10_3_10_2Pa，時(shí)間4小時(shí)。(7)將燒結(jié)后的錠坯進(jìn)行擠壓，擠壓溫度850°C。擠壓比120。(8)擠壓得到的線材在750°C退火lh。(9)最后經(jīng)過拉絲，以線材形式為產(chǎn)品，或再打制成電接觸點(diǎn)產(chǎn)品。
產(chǎn)品分別做成橫截面與縱截面的100-500倍金相觀察，發(fā)現(xiàn)在氧化錫在銀體分布均勻，檢測產(chǎn)品的化學(xué)成分，銀平均含量為89. 5%。實(shí)施例2 制備銀氧化錫(12)材料(1)稱取粒徑為3 5um氧化錫粉末1. 361公斤，制備成漿料，并加入活化劑，開啟超聲波振動器，進(jìn)行10 20分鐘均勻化處理。最后制備成漿料的濃度為25%。(2)稱取硝酸銀晶體15公斤，配制為濃度4%的硝酸銀溶液，同時(shí)將氧化錫漿料加入硝酸銀溶液中，通過超聲波振動器攪拌30分鐘，制成均勻的混合液。(3)配制適量的5%抗壞血酸溶液。(4)余下工藝與實(shí)施例1相同。檢測產(chǎn)品的化學(xué)成分，銀平均含量為87. 6%。將線材做金相檢測，加工性能分析， 結(jié)果表明所制備的線材產(chǎn)品同樣具有良好的組織均勻性與加工性能。實(shí)施例3 制備銀氧化錫(1 材料(1)稱取粒徑為4 6um氧化錫粉末0. 9公斤，制備成漿料，并加入活化劑，開啟超聲波振動器，進(jìn)行10 20分鐘均勻化處理。最后制備成漿料的濃度為20%。(2)稱取硝酸銀晶體8公斤，配制為濃度4%的硝酸銀溶液，同時(shí)將氧化錫漿料加入硝酸銀溶液中，通過超聲波振動器攪拌30分鐘，制成均勻的混合液。(3)配制適量的5%抗壞血酸溶液。(4)余下工藝與實(shí)施例1相同。檢測產(chǎn)品的化學(xué)成分，銀平均含量為85. 1%。將線材做金相檢測，相對于例1與例 2，此材料中所含氧化物比重更多，氧化物有較少的聚集現(xiàn)象；對其加工性能進(jìn)行分析，雖然加工性能相對于例1與例2所制備的材料有所降低，但依然具有良好的加工性能。以上述工藝方法所得到的銀氧化錫材料與其它方法制備的銀氧化錫材料對比如下表1
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)均勻化制備銀氧化錫材料的方法，材料的化學(xué)成份為銀和氧化錫，其中，氧化錫重量百分比為8% 22%，余量為銀，其特征在于，步驟為(1)選用粒徑為1 6um氧化錫粉末，加水制備成氧化錫漿料，通過超聲波振動器對氧化錫漿料進(jìn)行超聲波均勻化處理；(2)根據(jù)銀與氧化錫含量比例，配制硝酸銀溶液，將配備好的硝酸銀溶液與氧化錫漿料混合在一起，制備成混合溶液，裝在一個(gè)儲罐內(nèi)，也通過超聲波振動器對混合溶液進(jìn)行超聲波均勻化處理；(3)配制抗壞血酸溶液作為還原劑，并裝在另一個(gè)儲罐內(nèi)；(4)通過兩臺泵分別抽取儲罐內(nèi)的硝酸銀與氧化錫混合溶液和抗壞血酸溶液，同時(shí)輸送到旋轉(zhuǎn)式反應(yīng)釜內(nèi)，對反應(yīng)釜內(nèi)的溶液進(jìn)行轉(zhuǎn)動式分散，同時(shí)開啟超聲波振動器，讓硝酸銀的還原反應(yīng)在濺射中進(jìn)行，讓還原后的單質(zhì)銀均勻地復(fù)合在氧化錫的表面上，在粉末收集器上收集分布均勻的銀氧化錫復(fù)合粉末；(5)將收集到的銀氧化錫粉末進(jìn)行干燥、篩分、成型，制成電觸頭材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銀氧化錫材料的方法，其特征是，硝酸銀溶液的濃度為 3-25%，氧化錫漿料的濃度為10-50%，抗壞血酸溶液濃度為1-10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的銀氧化錫材料的方法，其特征是，硝酸銀與氧化錫的混合溶液和抗壞血酸溶液按照均勻的流速進(jìn)入旋轉(zhuǎn)式反應(yīng)釜，控制閥門流量為200-400L/h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的銀氧化錫材料的方法，其特征是，超聲波振動器的頻率為 10-50KHz。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的銀氧化錫材料的方法，其特征是，氧化錫漿料進(jìn)行超聲波均勻化處理的時(shí)間為10-20分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種連續(xù)均勻化制備銀氧化錫材料的方法，先將氧化錫漿料均勻化處理，然后按銀、氧化錫的含量比例配制好硝酸銀溶液，將硝酸銀溶液與氧化錫漿料混合，混合漿料與抗壞血酸溶液分別注入旋轉(zhuǎn)式反應(yīng)釜，在噴濺流轉(zhuǎn)中進(jìn)行反應(yīng)，輔以超聲波振動器均勻化，得到分布均勻的銀氧化錫粉末，經(jīng)成型后用于制成電觸頭，此方法能夠克服氧化錫顆粒在銀基體中分布不夠均勻、加工與電性能不穩(wěn)定等難題，有效地減少了粉末團(tuán)聚的機(jī)會，所得到的銀氧化錫粉末分布更加均勻，制成材料的加工性，電性能表面更好并且穩(wěn)定，本發(fā)明工藝簡單、可連續(xù)性進(jìn)行生產(chǎn)，得到性能穩(wěn)定的產(chǎn)品，適用于批量化、工業(yè)化生產(chǎn)，制備過程均符合環(huán)保要求。
文檔編號C22C32/00GK102389981SQ20111018882
公開日2012年3月28日 申請日期2011年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月21日
發(fā)明者劉潤勇, 盧小東, 周光喆, 許福太, 饒其峰 申請人:佛山通寶精密合金股份有限公司