一種含添加物的銀氧化鋅電觸頭材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種含添加物的銀氧化鋅電觸頭材料的制備方法，屬于金屬基復(fù)合材 料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 銀氧化鋅觸頭材料具有優(yōu)良的分?jǐn)嘈阅堋⒖谷酆感院湍碗娀∏治g，但其存在接觸 電阻大、溫升高等缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響了電器的電氣性能。
[0003] 經(jīng)前人研宄發(fā)現(xiàn)，添加有氧化鉍、氧化銅和氧化銦中的一種或幾種氧化物的銀氧 化鋅電觸頭材料不但具有良好的分?jǐn)嘈阅?、抗熔焊性和耐電弧侵蝕性，而且還能降低觸頭 材料的接觸電阻和溫升，很好地改善了電器的電氣性能。通常來說，含添加物的銀氧化鋅電 觸頭的制備工藝主要有二種：混粉法和內(nèi)氧化法?；旆鄯ㄊ峭ㄟ^機(jī)械混合方式把銀粉、氧化 鋅粉和添加物粉體混合在一起，然后將混合粉進(jìn)行等靜壓、燒結(jié)、擠壓等一系列加工，最后 得到含添加物的銀氧化鋅電觸頭。這種方法制備工藝簡單、加工周期短，但容易出現(xiàn)添加物 聚集的問題。內(nèi)氧化法是指將含添加元素的銀鋅合金通過氧化制得含添加物的銀氧化鋅材 料，然后進(jìn)行等靜壓、燒結(jié)、擠壓等一系列加工，最后得到含添加物的銀氧化鋅電觸頭。該種 方法的不足是容易在材料組織中出現(xiàn)貧氧化物區(qū)，影響材料的電性能。
[0004] 本申請人之前申請的CN103710608A發(fā)明專利，公開了一種含添加劑銀氧化鋅電 觸頭材料的制備方法，該方法首先是將含添加元素的鹽類化合物溶液加入到銀粉或氧化鋅 粉中制成漿料，將其烘干、破碎、過篩后與氧化鋅粉或銀粉進(jìn)行混合，得到銀氧化鋅混合粉， 之后將其經(jīng)過等靜壓、燒結(jié)、擠壓等加工成電觸頭。該方法較好地改善了傳統(tǒng)混粉工藝添加 劑偏析的現(xiàn)象，使添加劑不再是簡單的機(jī)械混合，而是通過包覆很好地與基體融為一體，使 所得的銀氧化鋅材料具有更優(yōu)秀的性能。但是復(fù)合漿料在烘干過程中有可能會因液體揮 發(fā)速率不均勻造成添加元素在銀基體上的析出產(chǎn)生偏析的現(xiàn)象，另外，含有添加劑的銀粉 (或者是含有添加劑的氧化鋅粉）與氧化鋅粉（或銀粉）的密度相差較大，兩種粉體在混合 過程中也會出現(xiàn)氧化鋅抱團(tuán)聚集的現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種工藝簡單、添加物在基體材料中分布均勻的 含添加物的銀氧化鋅電觸頭材料的制備方法，由該方法制得的銀氧化鋅電觸頭金相組織均 勻、具有優(yōu)良的加工性能。
[0006] 本發(fā)明所述的含添加物的銀氧化鋅電觸頭材料的制備方法，其特征在于包括以下 步驟：
[0007] 1)按照所需要制備的銀氧化鋅電觸頭的材料配比計(jì)算所需的金屬鋅、金屬添加物 和銀的用量，將所需的銀分成兩部分，一部分以金屬銀的形式與金屬鋅和金屬添加物一同 置于中頻熔煉爐內(nèi)熔煉成均勻的合金熔液，然后經(jīng)霧化制成銀鋅合金粉；另一部分以硝酸 銀的形式稱取備用，并根據(jù)硝酸銀的用量計(jì)算硝酸銀和氫氧化鈉反應(yīng)生成氧化銀所需的氫 氧化鈉的用量，稱取備用；取硝酸銀用水溶解配成20?40w/w%的硝酸銀溶液，將銀鋅合金 粉和硝酸銀溶液置于反應(yīng)器中，攪拌均勻，得到硝酸銀和銀鋅合金粉的懸浮液；所述的金屬 添加物為選自鉍、銅和銦中的一種或兩種以上的組合；
[0008] 2)取氫氧化鈉用水溶解配成10?30w/w%的氫氧化鈉溶液，加入到步驟1)所得 的懸浮液中攪拌反應(yīng)，有沉淀生成，過濾，得到氧化銀和銀鋅合金的復(fù)合粉末；
[0009] 3)將所得的氧化銀和銀鋅合金的復(fù)合粉末水洗至中性，干燥、粉碎后置于含氧氣 氛中氧化，然后粉碎，得到含添加物的銀氧化鋅復(fù)合粉；
[0010] 4)將所得的含添加物的銀氧化鋅油壓成型，然后再置于含氧氣氛中燒結(jié)，得到含 添加物的銀氧化鋅坯塊；
[0011] 5)所得含添加物的銀氧化鋅坯塊進(jìn)行復(fù)壓、復(fù)燒，即得到含添加物的銀氧化鋅電 觸頭材料。
[0012] 本發(fā)明將所需的銀分成兩部分，一部分以金屬銀的形式與金屬鋅和金屬添加物一 同置于中頻熔煉爐內(nèi)熔煉成均勻的合金熔液，然后經(jīng)霧化制成含添加物的銀鋅合金粉；另 一部分銀以硝酸銀的形式與制得的含添加物的銀鋅合金粉混合后再與氫氧化鈉反應(yīng)得到 氧化銀和銀鋅合金的復(fù)合粉末，由于銀鋅合金粉的密度（約為8. 5?9. 6g/cm3)與反應(yīng)生成 的氧化銀（7. 143g/cm3)的密度比較接近，因而可以使氧化銀和銀鋅合金粉混合得更均勻， 使得氧化銀顆粒更為均勻地分布在銀鋅合金粉中，有效改善了現(xiàn)有技術(shù)中氧化鋅粉抱團(tuán)聚 集的現(xiàn)象，從而使得所得銀氧化鋅電觸頭材料具有均勻的金相組織；另一方面，銀鋅合金粉 在氧化過程中由氧化銀受熱分解產(chǎn)生的氧氣與銀鋅合金發(fā)生原位反應(yīng)，減少了鋅元素向顆 粒表層的擴(kuò)散，加快了銀鋅合金粉的氧化；同時(shí)，由于銀鋅合金顆粒在硝酸銀與氫氧化鈉的 反應(yīng)過程中起到反應(yīng)中介的作用，使得反應(yīng)生成的一部分氧化銀能夠覆蓋在銀鋅合金顆粒 的表面，改善了第二相（即氧化鋅相）之間的結(jié)合力，避免了現(xiàn)有技術(shù)中存在的脆性相（即 氧化鋅相）之間的直接接觸，從而使觸頭材料具有更好的加工性能。
[0013] 上述方法的步驟1)中，所述需要制備的銀氧化鋅電觸頭材料中，氧化鋅含量為 8?18wt%，金屬添加物的含量為0. 1?2. 5wt%，余量為銀；更優(yōu)選的選擇為氧化鋅含量 為10?12wt%，金屬添加物的含量為0. 5?lwt%，余量為銀。該步驟中，優(yōu)選是將硝酸銀 配制成30?40w/w%的硝酸銀溶液，更優(yōu)選是配制成30?35w/w%的硝酸銀溶液，這樣可 以使所得電觸頭材料的金相組織更為均勻。該步驟中，氫氧化鈉的用量通常為硝酸銀用量 的4/17?5/17,更優(yōu)選為4. 4/17。當(dāng)金屬添加物為鉍、銅和銦中的兩種以上的組合時(shí)，在 滿足金屬添加物總加入量占銀氧化鋅電觸頭材料總質(zhì)量的〇. 1?2. 5wt%范圍內(nèi)時(shí)，它們 之間的配比可以為任意配比。
[0014] 上述方法的步驟1)中，所述以金屬銀形式與金屬鋅和金屬添加物一同置于中頻 熔煉爐內(nèi)熔煉的金屬銀占銀總用量的比例通常為10?80wt%。
[0015] 上述方法的步驟2)中，所述氫氧化鈉溶液的加入速率優(yōu)選為0. 1?lL/min;所述 氫氧化鈉溶液的濃度優(yōu)選為15?25w/w%，這樣可以使所得電觸頭材料的金相組織更為均 勻。該步驟中，攪拌反應(yīng)通常在常溫條件下進(jìn)行，攪拌反應(yīng)的時(shí)間通常為0. 3?lh。
[0016] 上述方法的步驟3)中，干燥和粉碎的操作與現(xiàn)有技術(shù)相同，本申請中，優(yōu)選干燥 在100?150°C條件下直至將氧化銀和銀鋅合金的復(fù)合粉末烘干即可，通常需要12?18h 的時(shí)間；通常是將干燥后的氧化銀和銀鋅合金的復(fù)合粉末粉碎后過100?200目篩網(wǎng)，取篩 下物進(jìn)入下一道工序。所述的氧化優(yōu)選是在氧壓為0. 1?1.OMPa、溫度為400?800°C條 件下進(jìn)行，氧化的時(shí)間為6?12h。
[0017] 上述方法的步驟4)中，在油壓成型時(shí)，成型壓力通常為8?12T/cm2;通常是將成 型后的坯塊置于含氧氣氛中于880?920°C溫度條件下燒結(jié)4?8h，以得到含添加物的銀 氧化鋅還塊。
[0018] 上述方法的步驟5)中，所述復(fù)壓的壓力為12?18T/cm2,所述的復(fù)燒是將復(fù)壓后 的含添加物的銀氧化鋅坯塊置于含氧氣氛中于880?920°C條件下復(fù)燒4?8h。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)在于：
[0020] 1、本發(fā)明將所需的銀分成兩部分，一部分以金屬銀的形式與金屬鋅和金屬添加物 一同置于中頻熔煉爐內(nèi)熔煉成均勻的合金熔液，然后經(jīng)霧化制成含添加物的銀鋅合金粉； 另一部分銀以硝酸銀的形式與制得的含添加物的銀鋅合金粉混合后再與氫氧化鈉反應(yīng)得 到氧化銀和銀鋅合金的復(fù)合粉末，由于銀鋅混合粉的密度（約為8. 5?9. 6g/cm3)與反應(yīng) 生成的氧化銀（7. 143g/cm3)的密度比較接近，因而可以使氧化銀和銀鋅合金粉混合得更均 勻，使得氧化銀顆粒更為均勻地分布在銀鋅合金粉中，有效改善了現(xiàn)有技術(shù)中氧化鋅粉抱 團(tuán)聚集的現(xiàn)象，從而使得所得銀氧化鋅電觸頭材料具有均勻的金相組織；另一方面，銀鋅合 金粉在氧化過程中由氧化銀受熱分解產(chǎn)生的氧氣與銀鋅合金發(fā)生原位反應(yīng)，減少了鋅元素 向顆粒表層的擴(kuò)散，加快了銀鋅合金粉的氧化；同時(shí)，由于銀鋅合金顆粒在硝酸銀與氫氧化 鈉的反應(yīng)過程中起到反應(yīng)中介的作用，使得反應(yīng)生成的一部分氧化銀能夠覆蓋在銀鋅合金 顆粒的表面，改善了第二相（即氧化鋅相）之間的結(jié)合力，避免了現(xiàn)有技術(shù)中存在的脆性相 (即氧化鋅相）之間的直接接觸，從而使材料觸頭具有更好的加工性能。
[0021] 2、本發(fā)明所述方法工藝簡單，對人體和環(huán)境污染小，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制得的觸頭材料的金相組織圖（200X);
[0023] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例2制得的觸頭材料的金相組織圖（200X);
[0024] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例3制得的觸頭材料的金相組織圖（200X);
[0025] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例4制得的觸頭材料的金相組織圖（200X)。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳述，以更好地理解本發(fā)明的內(nèi)容，但 本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。
[0027] 實(shí)施例1
[0028] 1)首先按照制備10kgAg-Zn0(ll)-In203(l. 5)材料配比計(jì)算所需金屬銦、銀、鋅 的用量，稱取純銦塊〇. 124kg、純鋅塊0. 884kg備用，將銀的總量分成兩部分，其中一部分為 3. 411kg的純銀塊，另一部分為8. 404kg的硝酸銀，稱取備用，再根據(jù)硝酸銀的用量稱取氫 氧化鈉2. 175kg，備用；
[0029] 2)將稱取的純銦塊、純鋅塊和純銀塊置于中頻熔煉爐內(nèi)熔煉成均勻的合金熔液， 然后經(jīng)高壓水霧化設(shè)備進(jìn)行霧化，將得到的粉末漿料烘干，過200目篩，得到銀鋅銦合金粉 末；
[0030] 3)取硝酸銀用水溶解配成20w/w%的硝酸銀溶液，將所得的銀鋅銦合金粉末和硝 酸銀溶液置于反應(yīng)器中，攪拌均勻，得到硝酸銀和銀鋅銦合金粉的懸浮液；
[0031] 4)取氫氧化鈉用水配成30w/w%的氫氧化鈉溶液，攪拌條件下，向上述所得懸浮 液中加入30w/w%的氫氧化鈉溶液（滴加速率為0. 5L/min)，反應(yīng)lh，過濾后得到氧化銀和 銀鋅銦合金的復(fù)合粉末；
[0032] 5)將上述反應(yīng)得到的氧化銀和銀鋅銦合金復(fù)合粉末用去離子水清洗至中性，隨后 在烘箱中以120°C溫度烘干15h，然后將烘干的氧化銀和銀鋅銦合金復(fù)合粉末置于雙錐混 料器中破碎（轉(zhuǎn)速25r/min，時(shí)間lh);所得粉末置于氧氣壓力為0. 5MPa的氧氣氣氛中于 700°C條件下氧化10h，過200目篩，得到銀氧化鋅氧化銦復(fù)合粉；
[0033] 6)所得復(fù)合粉在油壓機(jī)上成型（成型壓力為lOT/cm2)，并將成型后的壓坯置于空 氣中以880°C溫度燒結(jié)4h，得到銀氧化鋅氧化銦坯塊；
[0034] 7)所得銀氧化鋅氧化銦坯塊進(jìn)行復(fù)壓（復(fù)壓壓力為15T/