專利名稱：銀/鎳/稀土氧化物/碳觸頭及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于低壓電器如接觸器、斷路器等的銀基觸頭及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
在低壓電器領(lǐng)域，觸頭常用銀基材料制作，如銀/鎳觸頭材料、銀/氧化物觸頭材料、銀/碳觸頭材料等。銀/鎳觸頭材料是一種在小電流下使用的觸頭材料，此材料的加工性能和焊接性能良好，但其抗熔焊性和抗電弧燒損的能力較弱，不能擴(kuò)大其使用范圍，且此材料都是用粉末冶金的方法生產(chǎn)，鎳的分布不均從而影響其使用性能。銀/氧化物(如氧化鎘、氧化鋅等)觸頭材料，氧化物分布在銀晶粒內(nèi)，顆粒大小比較一致，分布彌散。材料的抗電弧燒損能力好，主要用于中等電流的接觸器，應(yīng)用范圍較廣泛。但其加工和焊接性能差，另外，此材料的氧化物含量有一定的限制，不能用于大電流的接觸器和斷路器等電器。銀/碳(主要為石墨)觸頭材料通過粉末冶金的方法生產(chǎn)，其分?jǐn)嗄芰徒油ㄐ阅芎芎?，主要用于各種斷路器等電器，但其抗電弧燒損能力差，使用壽命短，且容易使滅弧裝置積碳，造成相間短路，此材料的加工性能和焊接性能特別差，從而限制其使用范圍。上述三類銀基觸頭材料是近年來使用得最廣泛的觸頭材料，但都有其缺點(diǎn)，另外銀/氧化物和銀/碳觸頭材料中的銀的含量都很高，生產(chǎn)成本較高。
現(xiàn)在，銀基觸頭材料的生產(chǎn)一般采用內(nèi)氧化法和粉末冶金法，這兩種方法都有一定的局限性，如內(nèi)氧化法生產(chǎn)的觸頭材料氧化物分布在銀晶粒里，氧化物粒度較一致，但其氧化物含量不能太高，氧化物在觸點(diǎn)的表面和內(nèi)部的含量不一致，抗硫化和抗熔焊性較弱。而用粉末冶金方法生產(chǎn)的觸頭材料，所加入的不固溶的金屬或氧化物不是分布在銀晶粒里，而是分布的晶界或相界上，分布不均，且粒度大小也不均。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種銀/鎳/稀土氧化物/碳觸頭，其材料用電鍍法生產(chǎn)，克服了上述三種觸頭材料存在的缺點(diǎn)而具有它們的優(yōu)點(diǎn)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的解決方案是一種銀/鎳/稀土氧化物/碳觸頭，其材料的成分配比為(重量百分比)碳0.1～2.0，三氧化二鐿0.1～15，鎳5.0～50，銀余量。
一種上述銀/鎳/稀土氧化物/碳觸頭的生產(chǎn)方法，在銀鎳合金電鍍液中加入三氧化二鐿和碳，用銀板和鎳板作為陽極，不銹鋼板作為陰極，陰極電流密度為1.5～3.0A/dm2，電鍍電流采用直流電源或脈沖電源，陰極應(yīng)用塑料胎具進(jìn)行屏蔽，電鍍時(shí)溶液需進(jìn)行攪拌，鍍液經(jīng)過一般的鍍液維護(hù)外，對(duì)鍍液的懸浮物的含量進(jìn)行監(jiān)控，定時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充，電鍍速度為50～150μm/h，獲得厚度≥0.5mm的電鍍板材；電鍍板材從不銹鋼板上取下，在等靜壓燒結(jié)爐中進(jìn)行處理，燒結(jié)溫度930℃，壓力6～9MPa，保護(hù)氣氛為氮?dú)狻鍤?，保溫時(shí)間2～3h；燒結(jié)處理后的電鍍板材進(jìn)行冷軋、落料制得觸頭。
銀鎳合金電鍍液制備方法如下稱取所需量的銀粉溶于硝酸中，制成硝酸銀溶液，銀粉應(yīng)稍微過量，過濾備用；稱取所需量的氰化鉀溶于蒸餾水中制成氰化鉀溶液，然后將氰化鉀溶液加入硝酸銀溶液中，得到白色氰化銀沉淀物，將沉淀物清洗過濾備用；稱取所需量的氰化鉀溶于蒸餾水中制成氰化鉀溶液并加入氰化銀沉淀物，制成銀氰化驗(yàn)鉀溶液；稱取所需量的碳酸鉀溶于蒸餾水中，然后加入銀氰化鉀溶液，按比例再加入氰化鎳溶液，并加蒸餾水進(jìn)行稀釋，獲得所述的銀鎳合金電鍍液。
由于該銀基觸頭材料含有碳0.1～2.0％，三氧化二鐿0.1～15％，鎳5.0～50％，因此在使用性能上具有銀/鎳、銀/氧化物、銀/碳三種觸頭材料的優(yōu)點(diǎn)，其接通性能與銀/碳、銀/鎳觸頭材料相當(dāng)，抗分?jǐn)嘈阅芘c銀/碳觸頭材料相當(dāng)，抗電弧燒損性能與銀/氧化物觸頭材料相當(dāng)。
該銀基觸頭材料的生產(chǎn)特點(diǎn)是采用復(fù)合合金電鍍的方法，在不銹鋼板上沉積觸頭材料板材，然后取下在等靜壓燒結(jié)爐中燒結(jié)使之達(dá)到致密化，然后進(jìn)行冷軋、落料制得觸頭。在電鍍時(shí)，使用銀鎳合金電鍍液，在電鍍液中加入稀土氧化物三氧化二鐿和碳(石墨或金剛石)超微粉進(jìn)行復(fù)合電鍍。用此方法能夠方便地控制各種材料的成分，且各組分在銀基體中彌散均勻分布，通過金相組織觀察各質(zhì)點(diǎn)在銀中的分布與內(nèi)氧化法生產(chǎn)的觸頭材料的質(zhì)點(diǎn)分布相似，且在觸點(diǎn)各處分布一致。通過控制溶液中銀和鎳離子或銀板和鎳板面積的比例可得到觸頭各層不同銀含量的材料，在鍍層的底層可以在沒有氧化物和碳的電鍍液中首先電鍍得到焊接性能優(yōu)良的焊接層。然后在有氧化物和碳的電鍍液中電鍍到所需厚度，取下后在等靜壓燒結(jié)爐中在高氣壓下進(jìn)行燒結(jié)得到致密的板材，通過后續(xù)加工得到各種觸頭。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明再作詳細(xì)的描述。
實(shí)施例一一種銀/鎳/稀土氧化物/碳觸頭，其材料的成分配比為(重量百分比)碳0.4，三氧化二鐿3.0，鎳5.0，銀余量。
生產(chǎn)方法(1)電鍍液配制制備10升電鍍液—稱取250克銀粉溶于硝酸中，制成硝酸銀溶液(銀粉應(yīng)稍微過量)，過濾備用。稱取氰化鉀70克溶于蒸餾水中制成氰化鉀溶液。然后將氰化鉀溶液加入硝酸銀溶液中，得到白色氰化銀沉淀物，將沉淀物清洗過濾備用。稱取氰化鉀220克溶于蒸餾水中制成氰化鉀溶液并加入氰化銀沉淀物，制成銀氰化驗(yàn)鉀溶液。稱取碳酸鉀100克溶于蒸餾水中，然后加入銀氰化鉀溶液，按比例再加入氰化鎳溶液，將此溶液加蒸餾水稀釋到10升備用。
(2)電鍍不銹鋼板的厚度為0.5～1.0mm，用硫酸鈍化，然后清洗干凈。在電鍍液中加入三氧化二鐿(粒度為2～4μm)和碳(石墨或金剛石，粒度為0.1～1.5μm)。然后用銀板和鎳板作為陽極，不銹鋼作為陰極，陰極電流密度為1.5～3.0A/dm2，電鍍電流采用直流電源或脈沖電源(最好用脈沖電源，，陰極應(yīng)用塑料胎具進(jìn)行屏蔽，電鍍時(shí)溶液需用進(jìn)行攪拌，鍍液經(jīng)過一般的鍍液維護(hù)外，對(duì)鍍液的懸浮物的含量進(jìn)行監(jiān)控，定時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充，電鍍速度為50～150μm/h，獲得厚度≥0.5mm的電鍍板材，使鍍層有一定的強(qiáng)度。
(3)鍍后檢查a.成分檢查碳0.4～0.5％，三氧化二鐿3.0～3.5％，鎳5.0～5.5％(重量百分比)；b.金相檢查質(zhì)點(diǎn)分布均勻，不能有大于10μm的聚集。
(4)高溫處理電鍍板材從不銹鋼板上取下，在等靜壓燒結(jié)爐中進(jìn)行處理，燒結(jié)溫度930℃，壓力6～9MPa，保護(hù)氣氛氮?dú)?、氬氣，保溫時(shí)間2～3h，從而提高其強(qiáng)度和密度。
(5)軋制燒結(jié)處理后的電鍍板材進(jìn)行冷軋得到要求的厚度。
(6)落料經(jīng)過沖床落料制得相應(yīng)的觸頭。沖制后的剩余邊料可以作為陽極再進(jìn)行利用，從而提高了材料的使用率，降低了材料的回收成本。
(7)高溫再處理經(jīng)過沖床落料制得相應(yīng)的觸頭，在等靜壓燒結(jié)爐中進(jìn)行處理，燒結(jié)溫度930℃，壓力6～9MPa，保護(hù)氣氛氮?dú)?、氬氣，保溫時(shí)間2～3h，從而又提高其強(qiáng)度和密度。
實(shí)施例二一種銀/鎳/稀土氧化物/碳觸頭，其材料的成分配比為(重量百分比)碳1.0，三氧化二鐿15，鎳50，銀余量。
生產(chǎn)方法同實(shí)施例一，成分檢查碳1.0～1.2％，三氧化二鐿14.5～15％，鎳48～50％(重量百分比)。
實(shí)施例三一種銀/鎳/稀土氧化物/碳觸頭，其材料的成分配比為(重量百分比)碳0.7，三氧化二鐿9，鎳18，銀余量。
生產(chǎn)方法同實(shí)施例二，成分檢查碳0.6～0.8％，三氧化二鐿8.5～9.5％，鎳17～19％(重量百分比)。
權(quán)利要求
1.一種銀/鎳/稀土氧化物/碳觸頭，其特征在于其材料的成分配比為(重量百分比)碳0.1～2.0，三氧化二鐿0.1～15，鎳5.0～50，銀余量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銀/鎳/稀土氧化物/碳觸頭的一種生產(chǎn)方法，其特征在于；在銀鎳合金電鍍液中加入三氧化二鐿和碳，用銀板和鎳板作為陽極，不銹鋼板作為陰極，陰極電流密度為1.5～3.0A/dm2，電鍍電流采用直流電源或脈沖電源，陰極應(yīng)用塑料胎具進(jìn)行屏蔽，電鍍時(shí)溶液需進(jìn)行攪拌，鍍液經(jīng)過一般的鍍液維護(hù)外，對(duì)鍍液的懸浮物的含量進(jìn)行監(jiān)控，定時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充，電鍍速度為50～150μm/h，獲得厚度≥0.5mm的電鍍板材；電鍍板材從不銹鋼板上取下，在等靜壓燒結(jié)爐中進(jìn)行處理，燒結(jié)溫度930℃，壓力6～9MPa，保護(hù)氣氛為氮?dú)?、氬氣，保溫時(shí)間2～3h；燒結(jié)處理后的電鍍板材進(jìn)行冷軋、落料制得觸頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種銀/鎳/稀土氧化物/碳觸頭生產(chǎn)方法，其特征在于銀鎳合金電鍍液制備方法如下稱取所需量的銀粉溶于硝酸中，制成硝酸銀溶液，銀粉應(yīng)稍微過量，過濾備用；稱取所需量的氰化鉀溶于蒸餾水中制成氰化鉀溶液，然后將氰化鉀溶液加入硝酸銀溶液中，得到白色氰化銀沉淀物，將沉淀物清洗過濾備用；稱取所需量的氰化鉀溶于蒸餾水中制成氰化鉀溶液并加入氰化銀沉淀物，制成銀氰化鉀溶液；稱取所需量的碳酸鉀溶于蒸餾水中，然后加入銀氰化鉀溶液，按比例再加入氰化鎳溶液，并加蒸餾水進(jìn)行稀釋，獲得所述的銀鎳合金電鍍液。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種銀/鎳/稀土氧化物/碳觸頭生產(chǎn)方法，其特征在于不銹鋼板的厚度為0.5～1.0mm，用硫酸鈍化，然后清洗干凈。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種銀/鎳/稀土氧化物/碳觸頭生產(chǎn)方法，其特征在于三氧化二鐿的粒度為2～4μm，碳的粒度為0.1～1.5μm。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種銀/鎳/稀土氧化物/碳觸頭生產(chǎn)方法，其特征在于經(jīng)過沖床落料制得的觸頭，又在等靜壓燒結(jié)爐中進(jìn)行處理，燒結(jié)溫度930℃，壓力6～9MPa，保護(hù)氣氛為氮?dú)狻鍤?，保溫時(shí)間2～3h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銀/鎳/稀土氧化物/碳觸頭，其特征在于所述的碳為石墨或金剛石。
全文摘要
一種銀/鎳/稀土氧化物/碳觸頭及其生產(chǎn)方法，其材料用電鍍法生產(chǎn)，材料的成分配比為(重量百分比)碳0.1～2.0，三氧化二鐿0.1～15，鎳5.0～50，銀余量。由于該銀基觸頭材料含有碳、三氧化二鐿和鎳，因此在使用性能上具有銀/鎳、銀/氧化物、銀/碳三種觸頭材料的優(yōu)點(diǎn)，其接通性能與銀/碳、銀/鎳觸頭材料相當(dāng)，抗分?jǐn)嘈阅芘c銀/碳觸頭材料相當(dāng)，抗電弧燒損性能與銀/氧化物觸頭材料相當(dāng)。
文檔編號(hào)H01H1/02GK1595570SQ20041004949
公開日2005年3月16日 申請(qǐng)日期2004年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月21日
發(fā)明者陳少賢, 陳克 申請(qǐng)人:樂清市帕特尼觸頭有限公司