一種氧化-還原方法交替制備細(xì)小氧化物顆粒增強(qiáng)銀基電接觸材料的工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種氧化-還原交替方法制備氧化物顆粒細(xì)小的銀氧化錫電接觸材料。步驟包括熔煉、表面處理、擠壓、拉拔、沖斷、氧化-還原交替、壓錠、燒結(jié)、擠壓、拉拔，所述添加物包括Ce、La、Dy、Ge中的兩種或兩種以上，以重量百分比計(jì)，Ag85-90%，Sn3-13%，In2-3%，Ce0-1.0%，La0-1.0%、Dy0-1.0%、Ge0-1.0%。本發(fā)明的應(yīng)用，使得氧可以充分、快速通過晶界擴(kuò)散至內(nèi)部，氧化速率大大增加，氧化物顆粒尺寸急劇減小。采用該方法制備的銀氧化錫電接觸材料中氧化物顆粒細(xì)小，電接觸材料的可靠性、穩(wěn)定性以及抗熔焊性能等得到了顯著提高。
【專利說明】一種氧化-還原方法交替制備細(xì)小氧化物顆粒增強(qiáng)銀基電 接觸材料的工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電工材料，具體是指一種氧化-還原方法交替制備細(xì)小氧化物顆粒增 強(qiáng)銀基電接觸材料的工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 電接觸材料是開關(guān)、繼電器、起動器及儀器儀表等的核心組件和關(guān)鍵材料，負(fù)擔(dān)接 通、斷開電路及負(fù)載電流的任務(wù)，觸點(diǎn)材料的性能決定了開關(guān)、繼電器等設(shè)備接觸的可靠性 和穩(wěn)定性?，F(xiàn)代的電接觸材料以銀氧化錫電接觸材料為主。
[0003] 而內(nèi)氧化工藝是制備銀氧化錫電接觸材料最常用的方法之一，通過相關(guān)文獻(xiàn)，檢 索到的相關(guān)專利如下： (1) 專利CN1053509,電接觸材料的內(nèi)氧化方法和由該方法生產(chǎn)的材料； (2) 專利CN102154572A，一種梯度內(nèi)氧化法制備銀氧化錫氧化銦電接觸材料的工藝方 法及其材料； (3) CN103700544A，一種組織均勻銀氧化錫電接觸材料的制備方法。
[0004] 專利（1)成分中添加少量锫，在高壓氧氣氣氛中（10至200atm)內(nèi)氧化，氧化物顆 粒分布均勻；專利（2)通過梯度內(nèi)氧化工藝解決了內(nèi)氧化過程中的Ag聚集問題；專利（3) 采用機(jī)械方法去除了表面銀聚集和氧化物聚集，提高了組織均勻性，從而提高了其抗材料 轉(zhuǎn)移性能。
[0005] 上述文獻(xiàn)均未涉及到通過氧化-還原交替方法細(xì)化氧化物顆粒從而提高電接觸 材料的電性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，而提供一種氧化-還原交 替方法獲得氧化物顆粒細(xì)小的銀氧化錫電接觸材料的工藝，從而提高觸點(diǎn)材料接觸的可靠 性、穩(wěn)定性及抗熔焊性能。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述第一個(gè)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是氧化-還原方法交替制備細(xì)小氧化 物顆粒增強(qiáng)銀基電接觸材料的工藝，其特征在于包括以下步驟： (1) 將銀錠、錫錠、銦錠放入中頻熔煉爐熔煉，并加入添加物，得到鑄錠，然后將鑄錠進(jìn) 行表面處理； (2) 將步驟（1)處理后的鑄錠熱加工成絲材； (3) 將步驟（2)熱加工后的絲材冷加工成小規(guī)格絲材，然后將絲材沖斷； (4) 將步驟（3)制備的絲材交替置入有氧環(huán)境、有氫氣環(huán)境中進(jìn)行氧化、還原反應(yīng)，最后 置入有氧環(huán)境進(jìn)行最終氧化反應(yīng)； (5) 將步驟（4)處理后的絲材壓錠，得到絲材坯錠，然后燒結(jié)、復(fù)壓，得到絲材終錠； (6) 將步驟（5)處理后的絲材終錠熱加工成絲材。
[0008] 進(jìn)一步設(shè)置是所述步驟（I)所述添加物為Ce、La、Dy、Ge中的三種或三種以上。
[0009] 進(jìn)一步設(shè)置是所述銀錠、錫錠、銦錠以及添加物的重量百分比為，Ag 85-90%，Sn 3-13%，In 2-3%，Ce 0-3.0%，La 0-3.0%、Dy 0-3.0%、Ge 0-3.0%、Mo 0-3.0%、Zn 0-3.0%、Sb 0-3. 0%、Bi 0-3%、V 0-3. 0%、Ti 0-3. 0%、Sc 0-3. 0%、Ga 0-3. 0%、Tc 0-3. 0%、Ru 0-3. 0%、Ta 0-3. 0%〇
[0010] 進(jìn)一步設(shè)置是所述步驟（2)的熱加工成絲材的參數(shù)為：擠壓加熱溫度為 660-770°C，保溫時(shí)間3-6h，絲材直徑4mm。
[0011] 進(jìn)一步設(shè)置是所述步驟（3)的冷加工為絲材拉拔方式，絲材沖斷后長度為 20_30mm。
[0012] 進(jìn)一步設(shè)置是所述步驟（4)的有氧環(huán)境中氧化溫度為650-850°C，氧化時(shí)間為 2-4h，氧壓為2MPa-10MPa的氧氣環(huán)境中。
[0013] 進(jìn)一步設(shè)置是所述步驟（4)中所述的有氫氣環(huán)境為氫氣流量為0. 5_2m3/h，還原溫 度為750-850°C，時(shí)間為0. 5-2h，交替置入有氧、有氫氣環(huán)境中5-10次，最后置入有氧環(huán)境 中。
[0014] 進(jìn)一步設(shè)置是所述步驟（5)絲材坯錠直徑80-85mm，壓力50-60MPa，燒結(jié)溫度為 750-900°C，時(shí)間l-10h。絲材終錠直徑為80-85mm，壓力50-60MPa。
[0015] 本發(fā)明的創(chuàng)新機(jī)理和有益效果是： 在制備銀氧化錫電接觸材料中，核心步驟為AgSn絲材內(nèi)氧化-還原交替進(jìn)行，區(qū)別 于常規(guī)內(nèi)氧化工藝的內(nèi)氧化步驟，AgSn絲材內(nèi)氧化后表層出現(xiàn)了氧化物連續(xù)膜，同時(shí)氧化 層阻礙氧向未氧化區(qū)域擴(kuò)散，氧化速度顯著降低，通過還原步驟，使得氧化物連續(xù)膜還原成 AgSn合金，而絲材內(nèi)部的還原反應(yīng)優(yōu)先在晶界處發(fā)生，這樣再次氧化過程中氧更易通過晶 界擴(kuò)散至絲材內(nèi)部，使得氧化物顆粒細(xì)小。氧化-還原交替方法的應(yīng)用，使得氧可以充分、 快速通過晶界擴(kuò)散至內(nèi)部，氧化速率大大增加，氧化物顆粒尺寸急劇減小。采用該方法制備 的銀氧化錫電接觸材料中氧化物顆粒細(xì)小，電接觸材料的可靠性、穩(wěn)定性以及抗熔焊性能 等得到了顯著提高。
[0016] 下面結(jié)合說明書附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步介紹。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1本發(fā)明的工藝流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面通過實(shí)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(hù)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。
[0019] 下面通過實(shí)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(hù)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。
[0020] 實(shí)施例一： (1)將Ag錠、Sn錠、In錠、添加物（Ce、La、Ta)放入中頻感應(yīng)爐進(jìn)行熔煉，成分配比為 Ag85SnlOIn3CelLaO. 8TaO. 2 (以重量百分比計(jì)）澆注成圓錠，然后用車床去除表面氧化皮 3mm ； (2) 擠壓，加熱溫度660°C，保溫6h，得到Φ4πιπι的絲材； (3) 拉拔到Φ 2. 3mm后沖斷，其中沖斷后絲材長度為30mm ; (4) 內(nèi)氧化溫度為850°C，氧壓2MPa，時(shí)間2h ;還原溫度為750°C，時(shí)間2h，氫氣流量 2m3/h ;氧化-還原交替5次，最后在溫度為850°C，氧壓2MPa，時(shí)間2h條件下氧化； (5) 絲材坯錠直徑80mm，壓力50MPa，燒結(jié)溫度900°C，保溫lh，絲材終錠直徑為80mm， 壓力5OMPa ; (6) 擠壓加熱溫度為900°C，保溫時(shí)間5h，得到Φ5πιπι絲材，然后熱拉拔至絲材成品 Φ2. Omm ； (7) 將上述規(guī)格絲材制打成鉚釘，并進(jìn)行電性能試驗(yàn)，試驗(yàn)條件：感性負(fù)載，AC 220V， 2A，通Is斷l(xiāng)s，試驗(yàn)次數(shù)130萬次。
[0021] 材料物理性能對比及兩種材料試驗(yàn)次數(shù)如下表所示。

【權(quán)利要求】
1. 一種氧化-還原方法交替制備細(xì)小氧化物顆粒增強(qiáng)銀基電接觸材料的工藝，其特征 在于包括以下步驟： (1) 將銀錠、錫錠、銦錠放入中頻熔煉爐熔煉，并加入添加物，得到鑄錠，然后將鑄錠進(jìn) 行表面處理； (2) 將步驟（1)處理后的鑄錠熱擠壓加工成絲材； (3) 將步驟（2)熱加工后的絲材冷加工成小規(guī)格絲材，然后將絲材沖斷； (4) 將步驟（3)制備的絲材交替置入有氧環(huán)境、有氫氣環(huán)境中進(jìn)行氧化、還原反應(yīng)，最后 置入有氧環(huán)境進(jìn)行最終氧化反應(yīng)； (5) 將步驟（4)處理后的絲材壓錠，得到絲材坯錠，然后燒結(jié)、復(fù)壓，得到絲材終錠； (6) 將步驟（5)處理后的絲材終錠熱加工成絲材。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氧化-還原方法交替制備細(xì)小氧化物顆粒增強(qiáng)銀基電接 觸材料的工藝，其特征在于：所述步驟（1)所述添加物為Ce、La、Dy、Ge中的三種或三種以 上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氧化-還原方法交替制備細(xì)小氧化物顆粒增強(qiáng)銀基電接 觸材料的工藝，其特征在于：所述銀錠、錫錠、銦錠以及添加物的重量百分比為，Ag 85-90%， Sn 3-13%，In 2-3%，Ce 0-3.0%，La 0-3.0%、Dy 0-3.0%、Ge 0-3.0%、Mo 0-3.0%、Zn 0-3.0%、 Sb 0-3. 0%、Bi 0-3%、V 0-3. 0%、Ti 0-3. 0%、Sc 0-3. 0%、Ga 0-3. 0%、Tc 0-3. 0%、Ru 0-3. 0%、 Ta 0_3. 0%〇
4. 根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種氧化-還原方法交替制備細(xì)小氧化物顆粒增強(qiáng)銀基電 接觸材料的工藝，其特征在于：所述步驟（2)的熱加工成絲材的參數(shù)為：擠壓加熱溫度為 660-770°C，保溫時(shí)間3-6h，絲材直徑4mm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氧化-還原方法交替制備細(xì)小氧化物顆粒增強(qiáng)銀基電 接觸材料的工藝，其特征在于：所述步驟（3)的冷加工為絲材拉拔方式，絲材沖斷后長度為 20-30mm〇
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氧化-還原方法交替制備細(xì)小氧化物顆粒增強(qiáng)銀基電接 觸材料的工藝，其特征在于：所述步驟（4)的有氧環(huán)境中氧化溫度為650-850°C，氧化時(shí)間 為2-4h，氧壓為2MPa-10MPa的氧氣環(huán)境中。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的一種氧化-還原方法交替制備細(xì)小氧化物顆粒增強(qiáng)銀基 電接觸材料的工藝，其特征在于：所述步驟（4)中所述的有氫氣環(huán)境為氫氣流量為0. 5-2m3/ h，還原溫度為750-850°C，時(shí)間為0. 5-2h，交替置入有氧、有氫氣環(huán)境中5-10次，最后置入 有氧環(huán)境中。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種氧化-還原方法交替制備細(xì)小氧化物顆粒增強(qiáng)銀基電接 觸材料的工藝，其特征在于：所述步驟（5)絲材坯錠直徑80-85mm，壓力50-60MPa，燒結(jié)溫度 為750-900°C，時(shí)間l-10h，絲材終錠直徑為80-85mm，壓力50-60MPa。
【文檔編號】C22C1/10GK104313364SQ201410530776
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月10日
【發(fā)明者】李 杰, 顏小芳, 翁桅, 柏小平, 楊昌麟, 劉立強(qiáng), 林萬煥 申請人:福達(dá)合金材料股份有限公司