專利名稱：銀錫氧化物電工觸頭材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種銀基合金及其制備方法，特別是涉及一種銀錫氧化物電工觸頭材料及其制備方法。
背景技術：
銀氧化物系列電工觸頭材料主要有AgCdO、AgSnO2、AgZnO等。AgCdO電工觸頭材料(含CdO8％～15％)由于其優(yōu)良的抗電弧侵蝕性、抗熔焊性和較低的接觸電阻，長期以來被稱為“最好的電接觸材料”。但是由于鎘元素及其化合物的存在，在AgCdO材料的生產(chǎn)、使用、回收等過程中都面臨著“鎘毒”的污染問題。這是由于(1)CdO會聚集在生物體內(nèi)，如在腎贓、骨骼及血液中，使其毒性增強；(2)對于人類來說，鎘及其化合物為第二類毒性化學物質(zhì)，特別是容易導致肝癌、肺癌等。(3)鎘及其化合物在環(huán)境中的遷移率很高，很容易傳播和擴散，對人體和自然環(huán)境具有較大的破壞和污染作用，吸收含鎘的煙霧或塵埃超過臨界含量時均對人體有害，會引起骨痛病、呼吸道疾病、腎衰竭等，重者危及人體生命。
鑒于AgCdO材料存在的污染環(huán)境、危害人體健康等問題，國內(nèi)外有關行業(yè)進行了大量的研究和開發(fā)工作。國際上，如德國(Degussa、Doduco、Siemens公司)、英國(JMM公司)、日本(東芝、田中、中外電器、佳友會社)、美國(西屋公司、Fensteel聯(lián)合公司、Mallory公司)等；國內(nèi)，如昆明貴金屬研究所、桂林電科所、上海電科所、佛山精密電工合金有限公司、蘇州電工合金廠、濟南電工合金廠等單位，進行了大量卓有成效的工作。
在銀氧化物系列電接觸材料中，銀氧化錫材料是眾多代鎘材料中較理想的一種，但是AgSn合金內(nèi)氧化時表面生成致密的SnO2，會阻止合金繼續(xù)氧化，加入In可以加速合金內(nèi)氧化，但是In的價格昂貴，資源儲備較少，成本較高。而且銀氧化錫合金的溫升比銀氧化鎘高，嚴重地影響了合金的接觸電阻和抗熔焊性能。同時，AgSnO2材料加工困難的難題，一直均未得到很好解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明能夠解決銀氧化錫合金的溫升比銀氧化鎘高，嚴重地影響了合金的接觸電阻和抗熔焊性能問題以及AgSnO2材料加工困難的難題。為此，本發(fā)明的銀錫氧化物電觸頭材料的化學成份(重量比)SnO2為3％～10％，混合稀土氧化物(Sm2O3、Gd2O3、Y2O3)為0.1％～2.0％，余量為Ag。其中SnO2(重量比)為5％～8％，混合稀土氧化物(Sm2O3、Gd2O3、Y2O3)重量比為0.08％～1.0％則效果更好。
本發(fā)明的銀錫氧化物電觸頭材料的制備方法為將Ag、Sn、混合稀土元素按合金設計成分比例配好，在真空熔煉爐內(nèi)合金化，通過快速凝固，制備成AgSnRE合金。該合金首先經(jīng)過擠壓、軋制、拉拔、熱處理等加工工藝，制備成絲材、板材、異型材或鉚釘?shù)戎破?，再通過制品內(nèi)氧化方法制備為AgSnO2混合稀土氧化物電工觸頭材料。
詳細具體制備工藝步驟如下(1)將純度為99.99％的Ag、Sn、混合稀土元素按合金設計成分比例配好，在真空中頻熔煉爐內(nèi)合金化，并且快速凝固澆注。
(2)再將AgSnRE合金錠擠壓為板材、絲材，擠壓比＞30∶1，擠壓溫度為500℃～800℃。
(3)擠壓材料再經(jīng)過軋制、拉拔、熱處理等工序加工，制備成絲材、板材、異型材或鉚釘?shù)戎破?；軋制、拉拔變形量?0％～70％，熱處理溫度為500℃～800℃。
(4)根據(jù)使用要求，再進行絲材、板材、異型材或鉚釘?shù)炔牧系膬?nèi)氧化，內(nèi)氧化溫度為400℃～800℃，最終制備得AgSnO2混合稀土氧化物電工觸頭材料。
本發(fā)明的銀基電工觸頭材料的物理、力學性能如表1所示。
表1.AgSnO2RE2O3合金技術性能指標

(2)本發(fā)明的銀基電工觸頭材料在ASTM綜合電性能試驗機上進行電壽命試驗，具體結果如表2所示。
表2.AgSnO2RE2O3合金電性能指標

本發(fā)明選擇混合稀土(Sm、Gd、Y)作為添加劑，有效地促進了AgSn合金的內(nèi)氧化過程，明顯地降低了AgSnRE合金的內(nèi)氧化溫度。同時，形成細微的等軸晶粒，稀土元素或稀土氧化物均勻分布于合金晶體的晶內(nèi)和晶界上，改善了材料的組織結構，提高了材料的抗熔焊性、耐電弧燒損性等，同時對合金材料的塑性和電阻率影響較小。
該工藝技術簡單、效率高、成本低，合金晶粒細小、組織均勻、氧化物質(zhì)點彌散分布，克服了銀氧化錫合金加工性能差、質(zhì)量不穩(wěn)定等難題，新型電工合金可用于交、直流接觸器、繼電器、控制器、斷路器、開關等。并提供了利用添加混合稀土元素，制品內(nèi)氧化等先進技術的優(yōu)化集成，為新型銀基電觸頭材料的制備開辟了新途徑。
具體實施例方式
實施例1～4為表3中序號1至4號樣合金材料配方比例，按照下列步驟方法制得。
(1)將純度為99.99％的Ag、Sn、混合稀土元素按合金設計成分比例配好，在真空中頻熔煉爐內(nèi)合金化，并且快速凝固澆注。
(2)再將AgSnRE合金錠擠壓為板材、絲材，擠壓比＞30∶1，擠壓溫度為500℃～800℃。
(3)擠壓材料再經(jīng)過軋制、拉拔、熱處理等工序加工，制備成絲材、板材、異型材或鉚釘?shù)戎破?；軋制、拉拔變形量?0％～70％，熱處理溫度為500℃～800℃。
(4)根據(jù)使用要求，再進行絲材、板材、異型材或鉚釘?shù)炔牧系膬?nèi)氧化，內(nèi)氧化溫度為400℃～800℃，最終制備得AgSnO2混合稀土氧化物電工觸頭材料。
表3實施例1～4合金材料配方比例

權利要求
1.一種銀錫氧化物電觸頭材料，其特征在于這種材料的化學成份(重量比)SnO2為3％～10％，混合稀土氧化物為0.1％～2.0％，余量為Ag。
2.根據(jù)權利要求1所述的銀錫氧化物電觸頭材料，其特征在于所述的混合稀土氧化物為Sm2O3、Gd2O3、Y2O3的混合物。
3.根據(jù)權利要求1所述的銀錫氧化物電觸頭材料，其特征在于所述的SnO2(重量比)為5％～8％。
4.根據(jù)權利要求1所述的銀錫氧化物電觸頭材料，其特征在于所述的混合稀土氧化物的重量比為0.08％～1.0％。
5.根據(jù)權利要求1所述的銀錫氧化物電觸頭材料的制備方法，其特征在于這種方法的具體步驟為(1)將純度為99.99％的Ag、Sn、混合稀土元素按合金設計成分比例配好，在真空中頻熔煉爐內(nèi)合金化，并且快速凝固澆注。(2)再將AgSnRE合金錠擠壓為板材、絲材，擠壓比＞30∶1，擠壓溫度為500℃～800℃。(3)擠壓材料再經(jīng)過軋制、拉拔、熱處理等加工，制備成絲材、板材、異型材或鉚釘?shù)戎破?；軋制、拉拔變形量?0％～70％，熱處理溫度為500℃～800℃。(4)根據(jù)使用要求，再進行絲材、板材、異型材或鉚釘?shù)炔牧系膬?nèi)氧化，內(nèi)氧化溫度為400℃～800℃，最終制備得AgSnO2混合稀土氧化物電工觸頭材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了銀錫氧化物電工觸頭材料及其制備方法，能夠克服銀氧化錫合金加工性能差、質(zhì)量不穩(wěn)定等難題。其化學成分(重量比)SnO
文檔編號H01H1/02GK1624838SQ20041007961
公開日2005年6月8日 申請日期2004年12月8日 優(yōu)先權日2004年12月8日
發(fā)明者謝明, 曹曙光, 陳力, 李汝明, 段云喜, 曾榮川, 李方中, 符世繼, 楊有才, 張健康, 黎玉盛, 劉莉 申請人:昆明貴金屬研究所