球狀微米二氧化錫負(fù)載微米、納米銀顆粒材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種納米、微米級貴金屬-微米級球狀半導(dǎo)體復(fù)合新材料的制備方 法，特別是一種精確控制納米、微米級貴金屬微觀形貌，在球狀微米二氧化錫上負(fù)載納米、 微米銀顆粒的方法，以及用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)中對于粉末狀物體在液體中均勻電鍍或電解，且可 同時均勻調(diào)溫的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] Ag-Sn02電接觸材料作為一種新型的Ag金屬氧化物材料，在國際上已部分商業(yè)化， 它具有良好的電學(xué)性能，較高的抗熔焊性能及耐電弧性能，特別適用于大功率的接觸器及 低壓開關(guān)，成為取代Ag-CdO電接觸材料的理想候選者。Sn0 2具有比CdO高得多的熱穩(wěn)定性 (熔點(diǎn)為1625°C )，使電弧根處熔池中熔融體黏度增高，減少電弧燃燒時的噴濺損失。使用 Ag_Sn02i接觸材料取代Ag-CdO電接觸材料，可使材料體積減少25 %左右，并仍能保持同 樣的壽命。然而，Ag-Sn02i接觸材料在運(yùn)用過程中也暴露出明顯不足，亟待進(jìn)一步研宄解 決：
[0003] 1)在電弧多次作用下，Sn02成分富集于觸點(diǎn)表面引起接觸電阻增大，溫升很高，嚴(yán) 重影響了電氣使用性能；
[0004] 2) Sn02的高硬度使得Ag-Sn02M料的塑性和延展性能比較差，導(dǎo)致Ag-Sn02材料的 擠壓、乳制，絲材的擠壓、拉拔，鉚釘?shù)亩罩谱兊卯惓＠щy；
[0005] 3) Ag基與Sn02的結(jié)合力不足，導(dǎo)致二者容易脫離，這一問題在燒結(jié)工藝后顯得尤 為突出，嚴(yán)重降低了電接觸材料的性能，使其易受電弧侵蝕，電壽命減少。
[0006] Ag-Sn02材料生產(chǎn)過程中最大的難題是材料硬度高，不易變形，退火效果不明顯， 容易斷絲。為解決這些問題，國內(nèi)外研宄了許多生產(chǎn)工藝，其中粉末冶金法是較為成功的方 法之一。粉末冶金法的特點(diǎn)是能在較大范圍內(nèi)調(diào)整合金的成分，可制備組織均勻、體積較大 的觸頭，但是由于合金密度的限制，觸頭電壽命較差。
[0007] 針對上述不足，發(fā)明人通過大量的對比實(shí)驗(yàn)與總結(jié)，反復(fù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)參數(shù)并縮減實(shí) 驗(yàn)步驟，改進(jìn)了傳統(tǒng)粉末冶金法的前期工藝，成功制備出了基于微米311〇 2實(shí)心球粉體的球 狀微米二氧化錫負(fù)載微米、納米銀顆粒新材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種球狀微米二氧化 錫負(fù)載微米、納米銀顆粒材料的制備方法。本發(fā)明采用電鍍技術(shù)在微米Sn0 2實(shí)心球粉體上 負(fù)載微米、納米銀顆粒，提高球狀微米二氧化錫的功能性質(zhì)并且擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。
[0009] 為解決技術(shù)問題，本發(fā)明的解決方案是：
[0010] 提供一種球狀微米二氧化錫負(fù)載微米、納米銀顆粒材料的制備方法，包括以下步 驟：
[0011] (1)將質(zhì)量濃度為111. lg/L的NaOH溶液加入至0? 3mol/L的SnCl4 *5H20溶液中， 并將混合后的溶液pH值調(diào)為13,隨后攪拌0. 5h ;
[0012] (2)將攪拌后完全溶解的混合溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，在180°C下水熱 反應(yīng)20h ;
[0013] (3)將水熱反應(yīng)產(chǎn)物離心分離，并以去離子水和乙醇洗滌，離心轉(zhuǎn)速2000r/min ; 在90°C下烘干，即得到球狀微米二氧化錫；
[0014] (4)將球狀微米二氧化錫加入至0? 001~lmol/L的AgN03水溶液中，以銀材質(zhì)的 陰極和陽極插入至混合物中進(jìn)行電鍍；電鍍時，傾斜電鍍?nèi)萜鞑⑹蛊溲刂行妮S旋轉(zhuǎn)，讓混合 物保持?jǐn)噭訝顟B(tài)；控制電鍍?nèi)萜鞯霓D(zhuǎn)速為6~300r/min，電鍍?nèi)萜髦谢旌衔锏臏囟葹?5~ 100°C，電鍍電壓為1~30V，電鍍時間為60~3600s ;
[0015] (5)對電鍍后的混合物抽濾棄濾液，抽濾產(chǎn)物在90°C下烘干2h，即得到球狀微米 二氧化錫負(fù)載微米、納米銀顆粒材料。
[0016] 本發(fā)明中，所述步驟（4)中的電鍍是在可旋轉(zhuǎn)電鍍實(shí)驗(yàn)裝置中實(shí)現(xiàn)的；該裝置包 括用作電鍍?nèi)萜鞯腻F形瓶，以及：
[0017] 支架，具有與一個與水平方向呈50°夾角的支撐平板；
[0018] 直流電機(jī)，其旋轉(zhuǎn)軸穿過支撐平板，旋轉(zhuǎn)軸末端固定裝有主動齒輪；直流電機(jī)固定 于支撐平板上，且與主動齒輪分別位于支撐平板的兩側(cè)；
[0019] 從動齒輪，與主動齒輪位于同側(cè)且相互嚙合，其中心位置通過向心推力球軸承套 設(shè)在絕緣軸上，絕緣軸穿設(shè)于支撐平板上；
[0020] 所述從動齒輪上設(shè)有夾具，能將錐形瓶夾持固定且使瓶底與錐面母線形成的夾角 對稱于鉛垂方向；銀材質(zhì)的陰極和陽極穿過從動齒輪的軸承并插入至錐形瓶中；錐形瓶部 分浸入于水浴鍋中。
[0021] 本發(fā)明中，所述陰極和陽極的末端具有能拆卸的銀材質(zhì)電極頭。
[0022] 本發(fā)明中，所述從動齒輪中心位置的絕緣軸由絕緣材料制成，設(shè)有兩個軸向的孔 用于穿過陰極和陽極。
[0023] 本發(fā)明中，所述夾具包括固定座和螺釘座，螺釘座上裝有一個帶塑料頂塊的緊固 螺釘。
[0024] 本發(fā)明中，所述從動齒輪與主動齒輪的半徑之比為10 : 1。
[0025] 本發(fā)明中，所述可旋轉(zhuǎn)電鍍實(shí)驗(yàn)裝置還包括水浴鍋，錐形瓶部分浸入于水浴鍋中。
[0026] 本發(fā)明中，當(dāng)錐形瓶放入球狀微米二氧化錫及相應(yīng)溶液并夾持于裝置上后，瓶底 和錐面母線形成的夾角基本對稱于鉛垂方向，電極和直流電機(jī)都接通電源即可工作。在錐 形瓶傾斜旋轉(zhuǎn)過程中，瓶內(nèi)粉體既與瓶底面及錐面滑動，又沿旋轉(zhuǎn)方向翻動，即達(dá)到電鍍目 的。與使用攪拌器的方式相比，這種裝置的應(yīng)用可以使球狀微米二氧化錫粉體受重力與電 極持續(xù)接觸，且不會蓄積使粉末間隙難以受鍍。
[0027] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0028]本發(fā)明采用電鍍技術(shù)在水熱法制備出的微米311〇2實(shí)心球粉體上負(fù)載微米、納米銀 顆粒，提高球狀微米二氧化錫的功能性質(zhì)并且擴(kuò)大其應(yīng)用范圍；該復(fù)合材料中，微米、納米 銀顆粒均勻地負(fù)載于球狀微米二氧化錫上，銀顆粒的粒徑可控（直徑為50nm~1 y m)，分 散度高，而且能夠節(jié)約材料；本材料可應(yīng)用于電接觸材料領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0029] 圖1為實(shí)施例1得到的球狀微米二氧化錫負(fù)載微米、納米銀顆粒新材料的場發(fā)射 掃描電子顯微鏡照片；
[0030]圖2為實(shí)施例2得到的球狀微米二氧化錫負(fù)載微米、納米銀顆粒新材料的場發(fā)射 掃描電子顯微鏡照片；
[0031]圖3為實(shí)施例3得到的球狀微米二氧化錫負(fù)載微米、納米銀顆粒新材料的場發(fā)射 掃描電子顯微鏡照片；
[0032] 圖4為實(shí)施例4得到的球狀微米二氧化錫負(fù)載微米、納米銀顆粒新材料的場發(fā)射 掃描電子顯微鏡照片；
[0033]圖5為實(shí)施例5得到的球狀微米二氧化錫負(fù)載微米、納米銀顆粒新材料的場發(fā)射 掃描電子顯微鏡照片；
[0034] 圖6為實(shí)施例6得到的球狀微米二氧化錫負(fù)載微米、納米銀顆粒新材料的場發(fā)射 掃描電子顯微鏡照片；
[0035]圖7為實(shí)施例7得到的球狀微米二氧化錫負(fù)載微米、納米銀顆粒新材料的場發(fā)射 掃描電子顯微鏡照片；
[0036] 圖8為實(shí)施例8得到的球狀微米二氧化錫負(fù)載微米、納米銀顆粒新材料的場發(fā)射 掃描電子顯微鏡照片；
[0037]圖9為實(shí)施例9得到的球狀微米二氧化錫負(fù)載微米、納米銀顆粒新材料的場發(fā)射 掃描電子顯微鏡照片；
[0038] 圖10為實(shí)施例10得到的球狀微米二氧化錫負(fù)載微米、納米銀顆粒新材料的場發(fā) 射掃描電子顯微鏡照片；
[0039] 圖11為實(shí)施例11得到的球狀微米二氧化錫負(fù)載微米、納米銀顆粒新材料的場發(fā) 射掃描電子顯微鏡照片；
[0040]圖12為實(shí)施例12得到的球狀微米二氧化錫負(fù)載微米、納米銀顆粒新材料的場發(fā) 射掃描電子顯微鏡照片；
[0041]圖13為實(shí)施例13得到的球狀微米二氧化錫負(fù)載微米、納米銀顆粒新材料的場發(fā) 射掃描電子顯微鏡照片；
[0042] 圖14為實(shí)施例14得到的球狀微米二氧化錫負(fù)載微米、納米銀顆粒新材料的場發(fā) 射掃描電子顯微鏡照片；
[0043]圖15為實(shí)施例15得到的球狀微米二氧化錫負(fù)載微米、納米銀顆粒新材料的場發(fā) 射掃描電子顯微鏡照片；
[0044] 圖16為實(shí)施例16得到的球狀微米二氧化錫負(fù)載微米、納米銀顆粒新材料的場發(fā) 射掃描電子顯微鏡照片；
[0045]圖17為實(shí)施例17得到的球狀微米二氧化錫負(fù)載微米、納米銀顆粒新材料的場發(fā) 射掃描電子顯微鏡照片；
[0046] 圖18為實(shí)施例18得到的球狀微米二氧化錫負(fù)載微米、納米銀顆粒新材料的場發(fā) 射掃描電子顯微鏡照片；
[0047] 圖19為實(shí)施例19得到的球狀微米二氧化錫負(fù)載微米、納米銀顆粒新材料的場發(fā) 射掃描電子顯微鏡照片；
[0048] 圖20為實(shí)施例20得到的球狀微米二氧化錫負(fù)載微米、納米銀顆粒新材料的場發(fā) 射掃描電子顯微鏡照片；
[0049]圖21為實(shí)施例21得到的球狀微米二氧化錫負(fù)載微米、納米銀顆粒新材料的場發(fā) 射掃描電子顯微鏡照片；
[0050] 圖22為實(shí)施例22得到的球狀微米二氧化錫負(fù)載微米、納米銀顆粒新材料的場發(fā) 射掃描電子顯微鏡照片；
[0051] 圖23為實(shí)施例23得到的球狀微米二氧化錫負(fù)載微米、納米銀顆粒新材料的場發(fā) 射掃描電子顯微鏡照片；
[0052] 圖24為實(shí)施例24得到的球狀微米二氧化錫負(fù)載微米、納米銀顆粒新材料的場發(fā) 射掃描電子顯微鏡照片；
[0053] 圖25為實(shí)施例25得到的球狀微米二氧化錫負(fù)載微米、納米銀顆粒新材料的場發(fā) 射掃描電子顯微鏡照片；
[0054] 圖26為實(shí)