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1、10申请公布号CN101964260A43申请公布日20110202CN101964260ACN101964260A21申请号201010252294922申请日20081215200810231488320081215H01H1/0237200601B22F1/00200601B22F9/1620060171申请人中国船舶重工集团公司第七二五研究所地址471039河南省洛阳市涧西区西苑路21号72发明人张雪凤常鹏北彭晖74专利代理机构洛阳市凯旋专利事务所41112代理人王自刚54发明名称一种AG/SNO2电触头材料及其制备方法57摘要本发明介绍了一种AG/SNO2电触头材料及其制备方法，采用。
2、组成金属为SNIN、SB、BI两种或以上809980220，微量SB2O3、BI2O3或IN2O3组合添加的复合纳米SNO2粉末和AG粉制备，SNO2粉末粒径20100NM、重量为812，余量为AG；将AG粉与SNO2粉末进行混合处理，烧结后，加工成为电触头材料。本发明的电触头材料SNO2粉末颗粒小于100纳米，可均匀分布于AG基体中，电触头材料电寿命及抗拉强度都有明显提高；选择的微量SB2O3、BI2O3或IN2O3均匀分布于材料中，改善了AG与SNO2间的润湿性。62分案原申请数据51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页CN101964261A。
3、1/1页21一种AG/SNO2电触头材料，其特征是AG/SNO2电触头材料采用复合纳米SNO2粉末材料和AG粉制备，复合纳米SNO2粉末材料组成金属元素质量百分为SNIN、SB、BI金属中的两种或两种以上总量809980220，微量SB2O3、BI2O3或IN2O3组合添加后均匀分布于材料中，粉末材料的颗粒的平均粒径在20100NM；复合纳米SNO2粉末与纯AG粉按重量比812比9288的比例在高效混料器内混合35小时，并按38比1的球料比进行球磨处理25小时，得到SNO2重量百分比为812的AG/SNO2粉末；混合后粉末按常规工艺加工成为电触头材料。2根据权利要求1所述AG/SNO2电触头材。
4、料，其特征是所述的常规工艺是将AG/SNO2混合粉在80120MPA的压力等静压成型，并在750850的温度下烧结4小时；烧结锭于900温度下挤压成线材，线材经多次热拉、退火，最后用铆钉机加工成铆钉型电触头。3一种权利要求1所述AG/SNO2电触头材料的制备方法，其特征是包括1复合纳米SNO2粉末材料的制备按照金属SNIN、SB、BI金属中的两种或两种以上总量809980220比例进行合金化，实现SN晶格中IN、SB、BI等元素的扩散固熔，可形成金属液直接使用或冷却后形成合金锭；金属液或合金锭熔化后的金属液在受压状态下形成金属液射流，在电磁气化法生产线上制备纳米粉末。2复合纳米SNO2粉末与纯。
5、AG粉按重量比812比9288的比例在高效混料器内混合35小时，并按38比1的球料比进行球磨处理25小时，得到SNO2重量百分比为812的AG/SNO2粉末；混合后粉末按常规工艺加工成为电触头材料。4根据权利要求3所述制备方法，其特征是所述的复合纳米SNO2粉末材料的制备具体过程为金属SN与添加的金属元素先按既定比例熔制成合金锭，其中添加的元素可以是IN、SB、BI金属中的两种或两种以上，各组分质量百分比，SNIN、SB、BI金属中的两种或两种以上总量809980220，在坩锅中先将主要元素金属SN熔化，再将较高熔点金属投入SN液中保温扩散，并不断搅拌，直到完全熔入，最后投入较低熔点金属，经搅。
6、拌、熔化后，形成合金液直接使用，或形成合金锭备用；电磁气化法制备纳米粉末，电磁气化法中反应室为全氧化气氛，在氩气压力作用下合金液或合金锭重新熔化形成金属射流，金属射流在高温磁电作用下发生气化，随即与经过滤处理的空气接触发生氧化的瞬间同时发生了骤冷，得到具有纳米尺度范围内的均一相复合氧化物粉末；将得到的粉末经后续热处理，热处理的温度为350850，处理时间为16H，使纳米粉末的平均粒径为30100NM，具体处理方法包括将原始粉末装在匣钵中，置于热处理炉中，自然升温至40050，保温2H，炉冷，制得平均粒径为3050NM的纳米粉末；或者自然升温至60050，保温2H，炉冷，制得平均粒径为5070N。
7、M的纳米粉末；或者自然升温至80050，保温2H，炉冷，制得平均粒径为70100NM的纳米粉末。5根据权利要求3所述制备方法，其特征是所述的常规工艺为将AG/SNO2混合粉在80120MPA的压力等静压成型，并在750850的温度下烧结4小时；烧结锭于900温度下挤压成线材，线材经多次热拉、退火，最后用铆钉机加工成铆钉型电触头。权利要求书CN101964260ACN101964261A1/5页3一种AG/SNO2电触头材料及其制备方法技术领域0001本发明涉及电触头材料及其制备方法，具体为一种AG/SNO2电触头材料及其制备方法。背景技术0002电触头材料是开关电器的核心部件，承担着接通、承载。
8、和分断正常电流和故障电流的任务。AG/SNO2系合金材料具备良好的物理机械性能，其抗熔焊性抗电磨损性优良，电寿命高，无毒，可使元件小型化，成为最有希望代替传统AG/CDO系合金材料的一种新型的电触头材料。多年的研究表明，复合SNO2粉末比单纯SNO2粉制备的电触头材料的抗熔焊性和使用寿命大幅度提高，而复合SNO2掺杂的微量元素可以是SC、Y、CE等稀土元素以及IN、SB、BI、WU、ZN等金属元素，其中有些配方业已在工业生产中广泛应用。0003AG/SNO2系电触头材料的制造工艺主要分合金内氧化和粉末冶金两大类型，随着近几年的发展和相互融合，又相继开发出合金粉末预氧化、高压内氧化、化学包覆、反。
9、应合成、反应喷射等多种工艺。从目前市场上实际使用的AG/SNO2系电触头材料情况看，上述工艺制造的AG/SNO2系电触头材料中的SNO2颗粒均处于微米尺度，颗粒平均直径一般在055微米之间。0004纳米技术是当前材料科学的前沿技术，也是近十多年来的研究热点。纳米材料存在小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应及量子隧道效应等基本特性，这些特性使得纳米材料有着传统材料无法比拟的独特性能和极大的潜在应用价值。随着研究的不断深入，纳米技术已应用到生物、化学、医疗、食品、美容等多种领域，但在低压电触头材料方面的应用近乎空白。许多研究表明，在SNO2重量百分含量相同的条件下，SNO2颗粒的细化，不仅有利于。
10、提高AG/SNO2系材料的耐机械磨损性，还可提高AG/SNO2系材料的抗熔焊性和耐电弧侵蚀能力，因而使AG/SNO2系电触头材料具有更长的电寿命。由于AG/SNO2系电触头材料中的SNO2颗粒直径达到纳米级，具有强烈的弥散强化效果，可大大地增强基体材料的强度，同时由于纳米颗粒独具的小尺寸效应，会使电触头材料的加工性、导电性、耐电弧侵蚀能力、抗熔焊性等与常规AG微米SNO2材料相比产生质的变化。当SNO2颗粒的尺寸达到纳米级时，会使材料的综合性能得到较大的提高。桂林电器科学研究所黄锡文等人的专利CN101071687公开号“银纳米氧化锡电触头材料及其制备工艺”公开了一种AG/SNO2材料的制备方。
11、法，该方法采用化学包覆制备银纳米氧化锡电触头材料，其中SNO2的重量百分比为812，平均粒径小于100纳米，还可有011CUO，余量为AG。所得电触头材料电寿命及抗拉强度、硬度有明显提高，且稳定性和加工性较好。因此，复合型、纳米化SNO2已成为提高AG/SNO2系电触头材料性能的重要途径。0005因此，迫切需要一种性能优异的AG/SNO2电触头材料及其制备方法，以及该材料的改进的制备工艺，以满足市场的需求。说明书CN101964260ACN101964261A2/5页4发明内容0006本发明解决的技术问题在于提供一种AG/SNO2电触头材料及其制备方法。0007本发明的AG/SNO2电触头材料。
12、，其使用的复合纳米SNO2粉末，其组成金属元素质量百分为SNIN、SB、BI金属中的二种或二种以上总量809980220，微量SB2O3、BI2O3或IN2O3组合添加后均匀分布于材料中。0008所述的复合纳米SNO2粉末，颗粒的平均粒径在20100NM，用于粉末冶金法制备AG/SNO2系电触头材料，其中复合纳米SNO2粉末的重量百分比为812，余量为AG。将AG粉与复合纳米SNO2粉末进行混合处理，经过烧结后，按常规工艺加工成为电触头材料，并进行电性能检测。0009本发明使用的的复合纳米SNO2粉末的制备以及应用工艺主要包括1金属SN与IN、SB或BI按比例进行合金化，实现SN晶格中IN、S。
13、B、BI等元素的扩散固熔，可形成金属液直接使用或冷却后形成合金锭；2金属液或合金锭熔化后的金属液在受压状态下形成金属液射流，在电磁气化法生产线上制备纳米粉末。AG粉可以与复合纳米SNO2粉末混合处理，按常规工艺加工成为电触头材料。0010本发明使用的复合纳米SNO2粉末的制备更具体工艺过程是0011一金属SN与IN、SB或BI按比例进行合金化0012金属SN与添加的金属元素先按既定比例熔制成合金锭。其中添加的元素可以是IN、SB、BI金属中的两种或两种以上。其各组分质量百分比及含量为SNIN、SB、BI金属中的两种或两种以上总量809980220，但所添加的各复合组分之总和均需满足100。00。
14、13在石墨坩锅中先将主要元素金属SN熔化炉温在500左右，保温，再将较高熔点金属例如SB投入SN液中保温扩散，并不断搅拌，直到SB完全熔入，同时金属液面覆盖高纯木炭进行防氧化保护；最后投入较低熔点金属例如IN/BI，经搅拌、熔化后，形成合金液直接使用，或形成合金锭备用。0014二电磁气化法制备纳米粉末0015电磁气化法中反应室为全氧化气氛，反应原理是磁、电作用使液态金属气化。制备过程在氩气压力作用下合金液或合金锭重新熔化形成金属射流，氩气压力一般为051MPA；金属射流在高温磁电作用下发生气化，随即在经过滤处理的空气为氧化气氛下，在与空气接触发生氧化的瞬间同时发生了骤冷，这是由于过滤处理的空气。
15、温度为2030左右，而磁电作用产生的电弧温度为30006000左右，存在极大的过冷度，气化的金属微粒在与空气接触发生氧化的瞬间同时发生了骤冷，从而有效的约束氧化物颗粒的长大，导致直接气化氧化生成的纳米粉末平均粒径为2030NM。可以经后续热处理实现颗粒的长大和微量元素的进一步扩散，从而实现纳米粉末的粒径可控化生产使粉末的平均粒径可为30100NM，热处理的温度为350850，处理时间为16H；也可以不经过热处理直接使用。0016采用的典型热处理工艺为00171、将原始粉末装在匣钵中，置于热处理炉中，自然升温至40050，保温2H，炉冷。制得平均粒径为3050NM的纳米粉末。00182、将原始粉。
16、末装在匣钵中，置于热处理炉中，自然升温至60050，保温2H，炉说明书CN101964260ACN101964261A3/5页5冷。制得平均粒径为5070NM的纳米粉末。00193、将原始粉末装在匣钵中，置于热处理炉中，自然升温至80050，保温2H，炉冷。制得平均粒径为70100NM的纳米粉末。0020但是本发明的热处理包括但是不限于以上这些温度，热处理温度越高，则生成的纳米粉末越大；热处理温度越低，则生成的纳米粉末越小。0021本发明制备的复合纳米SNO2粉末，可以和AG粉混合处理，加工成为电触头材料。所得的复合纳米SNO2粉末与纯AG粉按重量比812比9288的比例在高效混料器内混合35。
17、小时，并按38比1的球料比进行球磨处理25小时，得到SNO2重量百分比为812的AG/SNO2粉末。混合后粉末按常规工艺加工成为电触头材料。用扫描电镜在20000至60000倍下检测，本工艺所得电触头材料中复合纳米SNO2平均直径在100纳米以下，均匀分布在银基体中。0022本发明的AG/复合SNO2电触头材料的主要优点在于00231、复合纳米SNO2颗粒的平均直径小于100纳米，达到纳米级，可以均匀弥散分布于AG基体中，电触头材料电寿命及抗拉强度都有明显提高；00242、选择的微量SB2O3、BI2O3或IN2O3组合添加后均匀分布于材料中，改善了AG与SNO2间的润湿性，可提高材料的电寿命。
18、。0025本发明复合纳米SNO2制备工艺的主要优点在于00261、制得的复合纳米SNO2粉末分散性良好，与银粉较好实现均匀混合；00272、纳米颗粒尺寸在20100NM范围内可控，可根据电触头材料具体应用的需要调整粉末粒径；00283、复合粉末的成分调整过程简单易控，工艺改变费用成本低，可以根据需要随时进行不同组分金属的制备，易于实施，效果好。具体实施方式0029实施例10030其组成金属各组分及含量为SNINSB9433。先将940G的SN置于石墨坩锅中，加热到50010，SN熔化，然后往SN液中添加30G的SB，并用木炭将SB覆盖保护，待SB熔化后，不断搅拌，等SNSB合金液冷却至250左。
19、右时将30GIN放入熔液中、搅拌，随后浇铸成三元合金锭。将合金锭放入高温电炉中熔化，氩气气压为08MPA，形成合金液射流，流向生产设备的反应器中，反应条件为60VAC，100A，系统内过滤空气的流速为500800M/S。经分级收粉系统，获得平均粒径为2030NM左右的均一相三元复合型纳米SNO2粉末，XRD分析结果表明该三元复合粉末为四方金红石结构。称取上述步骤所得的复合纳米SNO2粉末1KG与AG粉9KG在高效混料器内混合3小时，并按21的球料比球磨处理5小时，得到SNO2重量百分比10的AG/SNO2混合粉。将AG/SNO2混合粉在80120MPA的压力等静压成型，并在750850的温度下。
20、烧结4小时；烧结锭于900温度下挤压成直径5MM的线材，线材经多次热拉、退火，直至直径为19MM，线材电阻率为208CM最后用铆钉机加工成铆钉型电触头。电寿命试验结果表明所加工的铆钉电寿命10000次，电寿命试验条件为250VAC，20A，功率因素07，瞬间浪涌电流大于80A。0031实施例2说明书CN101964260ACN101964261A4/5页60032本例同实施例1，但是组成金属各组分及含量为SNINSB9614，经分级收粉系统，获得比表面积为2030NM左右的均一相三元复合型纳米SNO2粉末，XRD分析结果表明该三元复合粉末为四方金红石结构。称取上述步骤所得的复合纳米SNO2粉末。
21、1KG与AG粉9KG在高效混料器内混合3小时，并按21的球料比球磨处理5小时，得到SNO2重量百分比10的AG/SNO2混合粉。将AG/SNO2混合粉在80120MPA的压力等静压成型，并在750850的温度下烧结4小时；烧结锭于900温度下挤压成直径5MM的线材，线材经多次热拉、退火，直至直径为19MM，线材电阻率为215CM最后用铆钉机加工成铆钉型电触头。电寿命试验结果表明所加工的铆钉电寿命10000次。电寿命试验条件为250VAC，20A，功率因素07，瞬间浪涌电流大于80A。相对于实施例2，随着IN含量的降低，银丝材的电阻率略有提高。0033实施例30034其各组分及含量为SNSBBI。
22、9424。先将940GSN置于石墨坩锅中，加热到50010，SN熔化，然后往SN液中添加20GSB，并用木炭将SB覆盖保护，待SB熔化后，不断搅拌，等SNSB合金液冷却至300左右时将40GBI放入熔液中、搅拌，随后浇铸成三元合金锭。将合金锭放入高温电炉中熔化，氩气气压为08MPA，形成合金液射流，流向生产设备的反应器中，反应条件为60VAC，100A，系统内过滤空气的流速为500800M/S。获得平均粒径为2030NM左右的均一相二元复合型纳米SNO2粉末，XRD分析结果表明该三元复合粉末为四方金红石结构。称取上述步骤所得的复合纳米SNO2粉末1KG与AG粉9KG在高效混料器内混合3小时，并。
23、按21的球料比球磨处理5小时，得到SNO2重量百分比10的AG/SNO2混合粉。将AG/SNO2混合粉在80120MPA的压力等静压成型，并在750850的温度下烧结4小时；烧结锭于900温度下挤压成直径5MM的线材，线材经多次热拉、退火，直至直径为19MM，线材电阻率为218CM最后用铆钉机加工成铆钉型电触头。电寿命试验结果表明所加工的铆钉电寿命10000次，电寿命试验条件为250VAC，20A，功率因素07，瞬间浪涌电流大于80A。所得铆钉型电触头产品的技术指标见表1。0035实施例40036同实施例3，将得到的纳米粉末再进行后续热处理。自然升温至60050，保温2H，炉冷。制得平均粒径为。
24、5070NM的纳米粉末。称取上述步骤所得的复合纳米SNO2粉末12KG与AG粉88KG在高效混料器内混合3小时，并按21的球料比球磨处理3小时，得到SNO2重量百分比12的AG/SNO2混合粉。将AG/SNO2混合粉在80120MPA的压力下静压成型，并在800850的温度下烧结4小时；烧结锭于900温度下挤压成直径5MM的线材，线材经多次热拉、退火，直至直径19MM，线材电阻率为221CM，最后用铆钉机加工成铆钉型电触头。电寿命试验结果表明所加工的铆钉电寿命10000次。试验条件为250VAC，20A，功率因素07，瞬间浪涌电流大于80A。相对于实施例3，随着纳米颗粒的长大，银丝材的电阻率略有提高。0037对比例50038按照实施例3制造AG/SNO2混合粉的方法制备AG微米SNO2，所用的粉末为微米SNO2，微米SNO2在AG微米SNO2含量为10。并按照与实施例3相同的条件制备铆钉型电触头，所得铆钉型电触头的性能见表1。0039表1不同的SNO2粉末制得的铆钉型电触头性能表说明书CN101964260ACN101964261A5/5页70040说明书CN101964260A。