CN102330008B - 一种银氧化锌电触头的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种银氧化锌电触头的制备方法，采用银锌合金粉末通过模压的方式成形，压坯的相对密度为65～80%，成形后的压坯在氢气气氛下于350～600℃处理1～3小时，随后将处理之后的压坯放入氧压为0.02～1.5MPa、温度500～750℃内氧化炉进行氧化，为了获得高致密度的银氧化锌电触头，经过内氧化的坯体在空气中于700～900℃进行烧结，然后保持坯体在500～900℃之间进行热复压，从而获得相对密度达到99%以上电触头产品。该方法制备的银氧化锌颗粒细小、金相组织均匀，兼具内氧化工艺的优点的同时没有“贫氧化物亮带”存在。

Description

一种银氧化锌电触头的制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于低压电器产品的电触头材料的制备工艺，具体是指一种银氧化锌电触头的制备方法。
背景技术
目前低压电器行业中小电流的电器产品大多以银基材料作为电接触材料，银基材料具有良好的导电性导热性、又具有一定的抗电腐蚀，但纯银硬度低，抗电磨损能力较差，因此在银基体中一般需添加MeO（金属氧化物）第二相，才能制备出满足电接触材料的抗熔焊性好、耐电弧烧损与耐磨损性佳的使用要求。
通常生产这种银金属氧化物电触头采用的工艺有两种：                                                
Figure 2011103201916100002DEST_PATH_IMAGE001
粉末冶金法；合金内氧化工艺。
其中粉末冶金法包括机械混粉工艺和合金粉体预氧化工艺，其中机械混粉工艺制备的电触头存在金相组织不均匀颗粒粗大的缺点，从而影响到触头的电寿命，而合金粉体预氧化工艺制备的电触头，虽然颗粒细小，但是氧化物聚集的现象比较明显，导电导热性能差。
合金内氧化工艺是先用熔炼方式生产出与银金属氧化物相对应的银合金，然后将合金与纯银（或银合金）复合成两层结构的板材或者带材，板材或带材经过轧制工序成最终产品的厚度，然后冲制成客户所需尺寸大小的触头片，最后在常压或高压氧气氛于500-750℃连续氧化几小时至几十小时不等。这种制备银氧化物触头的方法被称之为合金内氧化法。该方法工艺简单，目前被大量的采用，但该法的致命缺陷在于：无法避免合金内氧化工艺必然出现的银氧化物中间“贫氧化物亮带”现象，贫氧化物带的形成与银合金氧化过程中合金元素向外扩散同时氧从外向内层扩散的一个动态平衡过程有关。有证据表明，合金内氧化法生产的触头在开关使用过程中，反复频繁的电弧作用使银氧化物层磨损至中间贫氧化物带附近时，该触头材料将因无氧化物的灭弧或抗电弧侵蚀作用而造成触头粘死，即电接触功能完全失效，这就意味着将有占一半厚度左右的银氧化物层被浪费。此外，该合金内氧化工艺还存在氧化周期长的问题，氧透3mm厚的产品需要几十甚至一百多个小时，生产效率低，生产成本高，生产耗能高。
因此，能够同时改善并解决上述几种工艺在生产银氧化锌电触头产品中存在的问题，提高银氧化锌电触头产品性能就具有重要实际应用价值。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种新的银氧化锌电触头的制备方法，使其兼具内氧化工艺颗粒细小均匀和粉末冶金工艺材料利用率高的优点，同时能够完全避免或改善内氧化工艺存在“贫氧化物区”和粉末冶金工艺密度低的缺点。
    为实现上述目的，本实用新型的技术方案是包括以下步骤：
 （1） 依照AgZnO触头所需重量称取与之相对应的AgZn合金粉，采用模压成形，获得压坯，初压压坯相对密度控制在65～80%之间；
 （2）将压坯放入还原气氛下于350～600℃处理1～3小时，冷却后取出；本设置对银锌合金粉进行还原处理，增强其表面活性，同时使银锌合金粉进一步的扩散均匀，形成连续的多孔体，为内氧化过程提高效率，缩短氧化时间。
 （3）将经步骤（2）处理的坯体置入氧压0.02～1.5MPa的内氧化炉中，温度一般控制在500～750℃，内氧化时间视初压压坯厚度而定，获得成型坯体；
（4）将成型坯体在空气中于700～900℃烧结2～4小时，获得烧结坯；
（5）将烧结坯进行加热，加热温度区间500～900℃，保温时间10～30分钟，获得待复压坯；
（6）将复压模具加热到200～500℃之间的某一温度，并保持复压模具温度稳定，将液压机的压力调节到所需压力，单位压制压力为6～14T，将待复压坯放入模具进行压制，获得致密成品。
    进一步设置是所述步骤（2）的还原气氛为氢气气氛。
进一步设置是所述的步骤（3）的内氧化时间依据：16～24小时能够氧透3mm厚的银锌合金压坯。
为了获得高致密度的银氧化锌电触头产品，对经过内氧化的坯体在空气中于700～900℃进行烧结处理再加热复压，从而获得相对致密度达到99%以上，金相组织均匀颗粒细小的电触头产品。
与合金内氧化工艺和粉末冶金工艺相比，该方法生产电触头除了兼具上述二者的优点以外，还具有以下优点：无贫氧化物亮带的存在，从而提高了电触头材料利用率和使用寿命；
Figure 37147DEST_PATH_IMAGE004
压坯在氢气气氛下进行扩散处理，最终生产的产品金相组织均匀、颗粒细小，无氧化物聚集现象；
Figure 2011103201916100002DEST_PATH_IMAGE005
采用连续多孔坯体内氧化，提高了内氧化效率，缩短氧化时间，从而降低能耗，节约成本。
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步介绍。
附图说明
图1 本发明实施例1的成品金相图（200倍放大）。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，该领域的技术工程师可根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
实施例一
1.采用雾化合金粉AgZn制备AgZnO (12)的产品，按照理论所需37.6g的AgZn重量称量好，采用模压成型，初压压坯的相对密度为65%；
2. 将压坯放入氢气气氛下于450℃处理2小时，冷却后取出；
3. 将经过氢气气氛处理的坯体置入氧压0.95MPa的内氧化炉中，温度控制在700℃， 氧化24小时；
4.将氧化后的坯体在空气中加热880℃烧结4小时；
5.将烧结后的坯体再在空气中加热到860℃，并保温15分钟，同时将复压模具加热到300℃并保温；
6.将加热的坯体放入模腔中进行压制，单位压制压力12T，并保压5～10秒钟，卸压后取出产品。
本实施例所获得的材料性能为：电阻率：2.3μΩ·cm；硬度：107HV；密度：9.8g/cm3。
实施例二
1.采用雾化合金粉AgZn制备AgZnO (12)的产品，按照理论所需37.6g的AgZn重量称量好，采用模压成型，初压压坯的相对密度为75%；
2. 将压坯放入氢气气氛下于500℃处理2小时，冷却后取出；
3. 将经过氢气气氛处理的坯体置入氧压0.95MPa的内氧化炉中，温度一般控制在700℃， 氧化24小时；
4.将氧化后的坯体在空气中加热880℃烧结4小时；
5.将烧结后的坯体再在空气中加热到860℃，并保温15分钟，同时将复压模具加热到300℃；
6.将加热的坯体放入模腔中进行压制，单位压制压力12T，并保压5～10秒钟，卸压后取出产品。参见图1，可见颗粒细小、金相组织均匀，且没有“贫氧化物亮带”存在。
本实施例所获得的材料性能为：电阻率：2.3μΩ·cm；硬度：114HV；密度：9.82g/cm3。
实施例三
1.采用雾化合金粉AgZn制备AgZnO (12)的产品，按照理论所需37.6g的AgZn重量称量好，采用模压成型，初压压坯的相对密度为85%；
2. 将压坯放入氢气气氛下于600℃处理2小时，冷却后取出；
3. 将经过氢气气氛处理的坯体置入氧压0.95MPa的内氧化炉中，温度控制在700℃， 氧化24小时；
4.将氧化后的坯体在空气中加热880℃烧结4小时；
5.将烧结后的坯体再在空气中加热到860℃，并保温15分钟，同时将复压模具加热到300℃并保温；
6.将加热的坯体放入模腔中进行压制，单位压制压力14T，并保压5～10秒钟，卸压后取出产品。本实施例所获得的材料性能为：电阻率：2.5μΩ·cm；硬度：120HV；密度：9.85g/cm3。

Claims (3)

1.一种银氧化锌电触头的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1） 依照AgZnO触头所需重量称取与之相对应的AgZn合金粉，采用模压成形，获得压坯，初压压坯相对密度控制在65～80%之间；
（2）将压坯放入还原气氛下于350～600℃处理1～3小时，冷却后取出；
（3）将经步骤（2）处理的坯体置入氧压0.02～1.5MPa的内氧化炉中，温度一般控制在500～750℃，内氧化时间视初压压坯厚度而定，获得成型坯体；
（4）将成型坯体在空气中于700～900℃烧结2～4小时，获得烧结坯；
（5）将烧结坯进行加热，加热温度区间500～900℃，保温时间10～30分钟，获得待复压坯；
（6）将复压模具加热到200～500℃之间的某一温度，并保持复压模具温度稳定，将液压机的压力调节到所需压力，单位压制压力为6～14T，将待复压坯放入模具进行压制，获得致密成品。
2.根据权利要求1所述的一种银氧化锌电触头的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）的还原气氛为氢气气氛。
3.根据权利要求1所述的一种银氧化锌电触头的制备方法，其特征在于：所述的步骤（3）的内氧化时间依据：16～24小时能够氧透3mm厚的银锌合金压坯。
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