原位摻雜含銅氧化錫粉末的制備方法及銀氧化錫材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于合金冶煉領(lǐng)域，特別涉及一種原位摻雜含銅氧化錫粉末的制備方法及 銀氧化錫材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 銀氧化錫是一種重要的環(huán)保型電觸頭材料，在工業(yè)上有廣泛的用途。但是，以這種 材料制備的電觸頭在使用過程中，其抗電弧性能不好。這種材料在電弧高溫的作用下，容易 發(fā)生銀和氧化錫的分離，在觸頭表面形成銀的富集區(qū)或氧化錫的富集區(qū)，這兩種偏聚都嚴(yán) 重降低電觸頭的使用壽命。當(dāng)表面出現(xiàn)銀的富集區(qū)時(shí)，容易發(fā)生觸頭熔焊甚至無法斷開，當(dāng) 表面出現(xiàn)氧化錫富集區(qū)時(shí)，接觸電阻顯著增大，甚至無法導(dǎo)通。此外，觸頭使用過程中，由于 高低溫循環(huán)引起熱應(yīng)力，還容易導(dǎo)致銀基體和氧化錫顆粒界面處產(chǎn)生裂紋，使觸頭早期失 效。
[0003] 上述不良現(xiàn)象的主要原因是銀和氧化錫顆粒的界面能較高，在觸頭工作過程中， 其界面容易分離。因此，有關(guān)技術(shù)人員采用了很多方法來改善銀與氧化錫的界面潤濕性，其 中之一就是在銀氧化錫材料中添加氧化銅粉末，但是傳統(tǒng)的添加方式是混粉法，其大部分 氧化銅和氧化錫處于相互分離而不是共存的狀態(tài)，不能有效地改善銀和氧化錫的界面結(jié)合 特性。即使添加了氧化銅，銀與氧化錫的高溫分離和界面開裂仍然在銀氧化錫觸頭的工作 過程中時(shí)有發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有氧化銅摻雜銀氧化錫觸頭材料存在的氧化銅與氧化錫大部分相互分離 存在的問題，本發(fā)明提出了一種原位摻雜含銅氧化錫粉末的制備方法，采用該技術(shù)制備的 粉末中，銅均勻地分布在錫粉末顆粒中，氧化處理后，氧化銅與氧化錫充分共存，即是每一 顆粉粒中都含有錫和少量銅的復(fù)合氧化物，從而使氧化錫顆粒的性質(zhì)發(fā)生了改變。采用本 發(fā)明所述的粉末制備的銀氧化錫觸頭材料，可以有效地提高銀基體和氧化錫顆粒的界面潤 濕性，大大減少使用時(shí)因銀和與化錫分離而出現(xiàn)銀富集區(qū)和氧化錫富集區(qū)，以及二者之間 的界面開裂的現(xiàn)象，顯著提高銀氧化錫觸頭的使用壽命。
[0005] 本發(fā)明所述的技術(shù)方案是：
[0006] 含銅氧化錫粉末制備方法，有以下步驟：
[0007] 取金屬錫和金屬銅，熔煉，得到成分均勻的合金熔體，合金熔體采用霧化制粉方法 霧化凝固，得到的錫銅合金粉末，經(jīng)干燥、粒度分級(jí)，選擇粒徑< 20微米的粉末，在100? 220°C下高溫氧化處理45-90小時(shí)，得到含銅氧化錫粉末。
[0008] 所述錫銅合金粉末中各組分的重量百分含量為銅：1%?10%，余量為錫。
[0009] 所述高溫氧化處理的氧化介質(zhì)為空氣或氧氣。
[0010] 采用上述含銅氧化錫粉末制備的銀氧化錫電觸頭材料，其各組分的重量百分含量 為：含銅氧化錫為5?20%，余量為銀。
[0011] 上述金屬錫和金屬銅均為純度多99. 9%的原料。
[0012] 對(duì)該錫銅合金粉末進(jìn)行高溫氧化處理，氧化處理溫度100?220°C，氧化氣氛為氧 氣或空氣，使其轉(zhuǎn)變?yōu)楹~和錫的復(fù)合氧化物粉末。
[0013] 本發(fā)明所述的含銅氧化錫粉末中氧化銅與氧化錫充分共存，即每一顆粉粒中都含 有錫和少量銅的復(fù)合氧化物，獲得原位摻雜的含銅氧化錫粉末。在制備錫銅合金粉末時(shí)將 銅含量控制在1?10%，如果銅含量太少，不能有效地改善最后制得的含銅氧化錫顆粒與 金屬銀的界面潤濕性；如果銅含量太高，在采用熔煉和霧化法制備合金粉末時(shí)容易產(chǎn)生偏 析，不能保證獲得成分均勻的錫銅合金粉末，也會(huì)降低后續(xù)制備的含銅氧化錫粉末以及用 這種粉末生產(chǎn)的銀氧化錫電觸頭的性能。
[0014] 本發(fā)明選擇粒徑< 20微米的銅錫合金粉末進(jìn)行氧化處理。如果粉末粒徑太大，則 氧化處理時(shí)，氧原子很難擴(kuò)散到顆粒中心部位，造成氧化不透的現(xiàn)象，不能得到純凈的含銅 氧化錫粉末。
[0015] 制備含銅氧化錫粉末的溫度為100?220°C。如果溫度太低，則氧原子擴(kuò)散速度 慢，粉末完全氧化的時(shí)間很長；如果溫度過高，則容易導(dǎo)致合金粉末在氧化前燒結(jié)長大，使 氧化過程不能充分進(jìn)行。
[0016] 氧化過程可以在空氣或氧氣中進(jìn)行。使用空氣進(jìn)行氧化不需要專門的供氣裝置， 操作方便，但氧化時(shí)間較長；使用氧氣進(jìn)行氧化需要專門的供氣裝置，操作復(fù)雜一些，但氧 化時(shí)間較短。
[0017] 本發(fā)明所述含銅氧化錫粉末適合用于生產(chǎn)銀氧化錫電觸頭材料。在該電觸頭材料 中，含銅氧化錫粉末的用量按重量百分含量為5?20%。如果粉末用量太低，不能有效改善 電觸頭的抗電弧性能；如果粉末用量太高，則電觸頭的接觸電阻過高。
[0018] 本發(fā)明所述含銅氧化錫粉末將銅均勻地分布在氧化錫粉末顆粒中，有效地提高銀 基體和氧化錫顆粒的界面潤濕性，大大減少使用時(shí)因銀和與化錫分離而出現(xiàn)銀富集區(qū)和氧 化錫富集區(qū)的現(xiàn)象，以及二者之間的界面開裂，顯著提高銀氧化錫觸頭的使用壽命，適合用 于生產(chǎn)電觸頭用AgSnO 2材料。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 實(shí)施例1
[0020] 取純度為99. 95%的金屬錫和99. 95%金屬銅，總重量10kg，其中銅為1公斤，錫 為9公斤，在冶煉爐內(nèi)熔煉成均勻的合金熔體，采用水霧化得到成分均勻的合金粉末，經(jīng)干 燥、粒度分級(jí)，選擇粒徑< 20微米的粉末，在熱處理爐內(nèi)，條件為溫度100°C，氣氛為純度 99. 9%的氧氣進(jìn)行氧化處理，時(shí)間48h，得到含銅的氧化錫粉末。取該粉末5kg，與95kg純 度為99. 95%的銀粉混合均勻后，經(jīng)過冷等靜壓成形、燒結(jié)、擠壓、拉拔等工藝得到含銅氧化 錫占5%的銀氧化錫電觸頭材料。
[0021] 實(shí)施例2-6
[0022] 與實(shí)施例1不同的是金屬錫和金屬銅的用量、制備方法的工藝參數(shù)（見表1)以及 采用所得含銅氧化錫粉末制備銀氧化錫電觸頭材料的組分不同（見表2)，其余的與實(shí)施例 1相同。
[0023] 表1實(shí)施例2-實(shí)施例6的含銅氧化錫成分（重量百分含量）及工藝
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種含銅氧化錫粉末制備方法，其特征在于，有以下步驟： 取金屬錫和金屬銅，熔煉，得到成分均勻的合金熔體，合金熔體采用霧化制粉方法霧化 凝固，得到的錫銅合金粉末，經(jīng)干燥、粒度分級(jí)，在100?220°c下高溫氧化處理45-90小時(shí)， 得到含銅氧化錫粉末。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述錫銅合金粉末中各組分的重量 百分含量為銅：1 %?10%，余量為錫。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述高溫氧化處理的氧化介質(zhì)為空 氣或氧氣。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：粒度分級(jí)后，選擇粒徑< 20微米的 粉末高溫氧化處理。
5. -種銀氧化錫電觸頭材料，其特征在于，該材料各組分的重量百分含量為：權(quán)利要 求1所述的含銅氧化錫為5?20%，余量為銀。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種原位摻雜含銅氧化錫粉末的制備方法，該方法選擇高純度的金屬錫和金屬銅為原料，將兩種金屬放入在熔煉爐內(nèi)進(jìn)行熔煉，形成成分均勻的合金熔體；對(duì)熔體進(jìn)行霧化凝固處理得到錫銅合金粉末；經(jīng)干燥、粒度分級(jí)后，再對(duì)該錫銅合金粉末進(jìn)行高溫氧化處理，使其轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸铩＿@種粉末的特點(diǎn)是銅均勻地分布在氧化錫粉末顆粒中，適合用于生產(chǎn)電觸頭用AgSnO2材料。
【IPC分類】H01H1-021, B22F1-00, B22F9-08
【公開號(hào)】CN104588672
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510014086
【發(fā)明人】章應(yīng), 徐永紅, 田茂江, 周曉榮
【申請(qǐng)人】重慶川儀自動(dòng)化股份有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2015年1月12日