新型銀基電接觸復合材料及其制備方法
【技術(shù)領域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種新型銀基電接觸復合材料及其制備技術(shù)，屬于金屬功能材料領 域，可用于制備導電、導熱性能好，耐電弧燒蝕，抗熔焊性能好的新型電接觸材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 電接觸材料是指在各類開關、電器、儀器儀表、電子元器件中，承擔接通、分段、連 續(xù)負載電流的材料，其性能的優(yōu)劣直接影響著電子產(chǎn)品的可靠性、穩(wěn)定性、精度和使用壽命 等，它是電子、電器、電訊等行業(yè)儀器設備的關鍵核心材料、是航空、航天、航海、電子、化工、 能源、交通、汽車等行業(yè)的關鍵基礎材料。
[0003]目前，電子、電器產(chǎn)品的質(zhì)量和壽命主要由電接觸材料的性能決定，電觸頭材料 在開閉過程中產(chǎn)生的現(xiàn)象極其復雜，影響因素諸多，因此為了滿足各類電器的實際應用要 求，電接觸材料必須具備以下幾個方面的性能：（1)低電阻率和蒸汽壓，高熔點、沸點、熱導 率、熔化熱和升華熱，高電子逸出功，好的熱穩(wěn)定性，高的起弧電壓；（2)室溫和高溫強度、 硬度高，韌性和塑性好；（3)良好的抗氧化性和耐腐蝕性能；(4)耐摩擦磨損性能好，接觸電 阻低且穩(wěn)定，耐電弧燒損，熔焊及金屬轉(zhuǎn)移的傾向小；（5)加工性能和焊接性能好等。國內(nèi) 外銀基電接觸材料的制備方法和產(chǎn)品牌號主要有：（1)粉末冶金法（包括，機械合金化、真 空熱壓、加壓內(nèi)氧化反應、擠壓、乳制等），具體產(chǎn)品牌號包括：Ag-Sn0 2In203、Ag-Sn02Bi20 3、 八8-(：11(證0)8-|%0附0)8附、48(^8^^8沉等；（2)熔鑄法（包括，真空熔煉、定向凝固、旋 鍛加工、擠壓、乳制等），具體產(chǎn)品牌號包括:Ag、AgCu、AgZn、AgCe、AgSnCeLa等；然而，普遍 存在工作壽命短、耐電弧燒蝕性能差、抗熔焊性能差等問題，低水平重復的材料較多，造成 材料資源的浪費大，影響到電工、儀器設備和電器的有效服役壽命。
[0004] 隨著航空、航天、航海、電子、電器、能源、交通、汽車等行業(yè)的發(fā)展，配套的電子、電 器產(chǎn)品不斷向高度集成化、高可靠性方向發(fā)展，對銀基電接觸復合材料的制造技術(shù)和性能 提出了更高的要求，對高性能電接觸材料的需求也愈來愈強勁，銀基電接觸復合材料正朝 著高性能化、多功能化、多樣化、節(jié)約貴金屬和環(huán)保型等方向發(fā)展，研究和開發(fā)高性能銀基 電接觸復合材料，使其負載容量、可靠性及使用壽命進一步提高，是國內(nèi)外該領域未來電接 觸材料的發(fā)展方向。
[0005] 碳納米管鍍銀材料具有一系列優(yōu)異的特性：化學穩(wěn)定性、導電、導熱、耐蝕、耐磨、 易加工、可焊接等，是一類具有良好應用發(fā)展前景的新材料，也是理想的復合材料。例如，碳 納米管增強銅基復合材料，具有高強、高導、耐磨、耐腐、易加工、導熱性好等特點，在航空、 航天、交通運輸、電力、電氣、機械工程等領域具有廣泛地應用前景，也是目前高強高導電、 減磨材料的理想替代品。
[0006] 近幾年，隨著石墨烯的生產(chǎn)逐漸規(guī)?；捌滟|(zhì)量和層數(shù)可控性程度的提高，石墨 烯復合材料的研究越來越受到國內(nèi)外學者的關注。石墨烯作為金屬的增強體有其獨特的優(yōu) 勢，如高溫穩(wěn)定性、高強度和剛度、優(yōu)越的導電性和電導率。因此，利用碳納米管、石墨烯獨 有的優(yōu)異電學和力學特性來提高銀基電接觸材料的強度、抗熔焊以及耐磨性，從材料組成 體系上進行創(chuàng)新，開發(fā)新型銀基電接觸復合材料，對促進電接觸材料的開發(fā)和應用，具有重 要的意義。因此，設計Ag-Pd-CNT-GNS多元系銀基復合材料成分及組成，再采用高能球磨 機、冷等靜壓、真空燒結(jié)、熱鍛、熱擠壓、乳制、拉拔和熱處理等技術(shù)集成進行加工，制備新型 銀基電接觸復合材料，具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明涉及一種新型銀基電接觸復合材料及其制備技術(shù)，屬于金屬功能材料領 域，可用于制備導電、導熱性能好，耐電弧燒蝕，抗熔焊性能好的新型電接觸材料。
[0008] 本發(fā)明的新型銀基電接觸復合材料其化學成份（重量％ )為：〇· 01 - 1.0 Pd， 0.01 - 1.0 碳納米管（CNT)，0.01 - 1.0 石墨烯（GNS)，余量為 Ag。
[0009] 本發(fā)明的銀基電接觸復合材料的制備技術(shù)依序包括下列工藝步驟：
[0010] (1)選擇粒度小于200目（平均粒度<74μπι)，純度大于99.9%的銀粉、鈀粉、鍍銀 碳納米管、石墨烯為原材料，根據(jù)材料化學成份設計配方要求，在水冷式高能攪拌球磨機中 進行機械合金化5h - 6h，轉(zhuǎn)速為100 - 200rpm。
[0011] (2)將步驟（1)中球磨好的復合粉體材料在冷等靜壓設備中進行成型，成型壓力 為100 - 200MPa，形狀為圓柱形錠坯，尺寸為Φ20_~Φ40_。
[0012] (3)將步驟（2)中的錠坯放入真空燒結(jié)爐內(nèi)，在真空度小于IX 10_3Pa、燒結(jié)溫度 為900°C - 1000°C的條件下進行燒結(jié)，時間為2h - 4h，最終得到Ag-Pd-CNT-GNS復合材料。
[0013] (4)將步驟⑶中得到的復合材料錠坯進行熱擠壓，得到棒材、板材等半產(chǎn)品，擠 壓比>22:1，擠壓溫度為600 °C~800 °C。
[0014] (5)擠壓材料半成品再經(jīng)過拉拔、乳制、熱處理等工序加工，制備成絲材或片材等 半成品；拉拔、乳制變形量為10%~20%，熱處理溫度為500°(：~600°(：。
[0015] (6)根據(jù)使用要求，再進行絲材、片材的精深加工，最終制備得到Ag-Pd-CNT-GNS 新型銀基復合材料產(chǎn)品。
【具體實施方式】
[0016] 本發(fā)明的新型銀基復合材料具體實施列為：材料的物理、力學性能及電學性能等， 具體如表1所示。
[0017] 表1.銀基復合材料的技術(shù)性能指標
【主權(quán)項】
1. 一種銀基電接觸復合材料，其特征在于其化學成份的重量％為：0.01 -l.OPd， 0.01 - 1.0 碳納米管（CNT)，0.01 - 1.0 石墨烯（GNS)，余量為Ag。2. 銀基電接觸復合材料的制備方法，其特征在于依序包括下列工藝步驟： (1) 選擇粒度小于200目（平均粒度〈74μm)，純度大于99. 9 %的銀粉、鈀粉、鍍銀碳納 米管、石墨烯為原材料，根據(jù)材料化學成份設計配方要求，在水冷式高能攪拌球磨機中進行 機械合金化5h- 6h，轉(zhuǎn)速為100 - 200rpm; (2) 將步驟（1)中球磨好的復合粉體材料在冷等靜壓設備中進行成型，成型壓力為 100 - 200MPa，形狀為圓柱形錠坯，尺寸為Φ20_~Φ40_ ; (3) 將步驟（2)中的錠坯放入真空燒結(jié)爐內(nèi)，在真空度小于lXl(T3Pa、燒結(jié)溫度為 900°C- 1000°C的條件下進行燒結(jié)，時間為2h- 4h，最終得到Ag-Pd-CNT-GNS復合材料； (4) 將步驟（3)中得到的復合材料錠坯進行熱擠壓，得到棒材、板材等半產(chǎn)品，擠壓比 >22:1，擠壓溫度為600 °C~800°C; (5) 擠壓材料半成品再經(jīng)過拉拔、乳制、熱處理等工序加工，制備成絲材或片材等半成 品；拉拔、乳制變形量為10%~20%，熱處理溫度為500°(：~600°(：; (6) 根據(jù)使用要求，再進行絲材、片材的精深加工，最終制備得到Ag-Pd-CNT-GNS新型 銀基復合材料產(chǎn)品。3. 根據(jù)去哪里要求2所述的銀基電接觸復合材料的制備方法，其特征在于所述材料化 學成份設計配方的重量％為：〇. 01 - 1. 0Pd，0. 01 - 1. 0碳納米管（CNT)，0. 01 - 1. 0石墨 烯（GNS)，余量為Ag。
【專利摘要】新型銀基電接觸復合材料及其制備方法。本發(fā)明涉及一種利用高能攪拌球磨技術(shù)來制備銀鈀碳納米管石墨烯復合材料的新方法：以粒度小于200目，純度大于99.9％的銀粉、鈀粉、鍍銀碳納米管、石墨烯為原材料，按合金設計成分的重量進行配比，然后在水冷條件下的高能攪拌式球磨機中進行球磨，再將球磨好的復合粉體材料進行冷等靜壓成型，最后在真空度小于1×10－3Pa的燒結(jié)爐中進行真空燒結(jié)，溫度為900℃－1000℃，燒結(jié)時間為2h－4h，得到新型銀基電接觸復合材料。其重量百分比化學成份為：0.01－1.0Pd，0.01－1.0碳納米管，0.01－1.0石墨烯，余量為Ag。本方法具有制備工藝簡單、材料綜合性能好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等特點，是一種性能優(yōu)異的電接觸材料，在電子、電工、儀器儀表、電器等行業(yè)具有廣泛地應用前景。
【IPC分類】H01H11/04, H01H1/027, C22C5/06, C22C1/05
【公開號】CN105385877
【申請?zhí)枴緾N201510755210
【發(fā)明人】謝明, 李愛坤, 陳家林, 孫紹霞, 王松, 張吉明, 胡潔瓊, 王塞北, 楊有才, 陳永泰, 劉滿門, 朱剛, 李再久, 陳松
【申請人】昆明貴金屬研究所
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年11月9日