專利名稱：控制銀－氧化錫電觸頭材料添加劑分布均勻性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制銀-氧化錫電觸頭材料添加劑分布均勻性的方法。
背景技術(shù)：
電觸頭是承擔(dān)開(kāi)關(guān)任務(wù)的重要零件，廣泛應(yīng)用于家電、電信系統(tǒng)及家電控制機(jī)械中。在低壓電器中，目前廣泛使用AgCdO電觸頭材料，該材料具有優(yōu)異的綜合性能。然而由于使用有毒的鎘，其在使用過(guò)程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生鎘毒；同時(shí)隨著低壓電器向小型化、高可靠性、長(zhǎng)壽命方向的發(fā)展，AgCdO觸頭材料也暴露出抗熔焊性能差，電弧侵蝕嚴(yán)重等缺點(diǎn)。銀-氧化錫觸頭材料是近年發(fā)展起來(lái)的一種無(wú)毒材料，其抗熔焊性，耐電弧侵蝕性能均較好，可以滿足電器運(yùn)行中的高可靠性、長(zhǎng)壽命的要求。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，銀-氧化錫觸頭材料代替AgCdO觸頭材料將是大勢(shì)所趨。
AgSnO2觸頭材料在使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)氧化錫在觸頭表面的聚集，從而導(dǎo)致觸頭接觸電阻大，溫升高。通過(guò)各種添加劑，如WO3(US4330330)、CuO(US4971754)、CuO-Bi2O3-TaO2(US4565590)等可以改善銀與氧化錫之間的潤(rùn)濕性，從而減少氧化錫在觸頭表面的聚集，有效地控制溫升。目前常用的添加方法有與銀粉機(jī)械混合時(shí)加入(US5258052，US5846288)，也有采用內(nèi)氧化法通過(guò)合金鑄錠的方式加入添加元素(中國(guó)專利CN1441071A)。上述方法會(huì)造成添加物與銀氧化錫界面的分離，從而影響使用效果。JOST等人研究了溶液反應(yīng)法作為添加元素的添加方式并制備了銀氧化錫復(fù)合粉(US5963772)，方法是在氧化錫的漿料中用氨水沉淀鉍的硝酸鹽，或用堿溶液沉淀銅的硝酸鹽，沉淀添加劑后的氧化錫粉烘干煅燒后再與硝酸銀的水溶液混合，再用氨水和水合肼還原出銀。該方法雖然能夠部分改善添加元素的分布狀況，但容易發(fā)生銅或鉍的氫氧化物與氧化錫的分離，起不到改善氧化錫與銀潤(rùn)濕性的作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種控制銀-氧化錫電觸頭材料添加劑分布均勻性的方法，使氧化錫與銀基體之間具有良好的潤(rùn)濕性，并由此改善氧化錫顆粒在銀基體中分布的均勻性。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下本發(fā)明適合以下組成的銀氧化錫合金材料制備8％～15％SnO2，0.3％～8％CuO，余為銀。合金中還可含有0.4％～8％的Bi2O3，WO3，In2O3，MoO3，TeO2，Sb2O3中的一種或數(shù)種。本發(fā)明的特殊性在于通過(guò)在SnO2顆粒表面進(jìn)行化學(xué)鍍銅，然后進(jìn)行氧化形成CuO，這保證了CuO均勻地分布在SnO2的表面。
本發(fā)明的工藝過(guò)程如下SnO2粉→敏化處理→活化處理→化學(xué)鍍銅→氧化處理→化學(xué)鍍銀→清洗→烘干；其特征在于1)在化學(xué)鍍銀前對(duì)SnO2粉采用化學(xué)鍍銅，并對(duì)其進(jìn)行氧化處理；2)SnO2粉的粒度處理為30nm～10μm；3)敏化處理溶液組成3～5％SnCl2溶液，處理時(shí)間為15min；活化處理溶液組成0.3～0.5％PdCl2溶液，處理時(shí)間為15～30min；4)化學(xué)鍍銅溶液的組成硫酸銅 20～50g/L乙二胺四乙酸二鈉 30～60g/L亞鐵氰化鉀 20～40mg/L氫氧化鈉 15～30g/L38％濃度的甲醛 10～25g/L甲醇 80～200g/L余量 水鍍液的pH值為12～13.5，溫度35～55℃，鍍覆在超聲波下進(jìn)行；5)超聲波頻率20～40KHz；6)鍍覆后的粉末在200～600℃、空氣中氧化處理30分鐘到2小時(shí)；7)鍍銅氧化后的SnO2與添加劑一起，在超聲波下化學(xué)鍍銀；8)添加劑為Bi2O3，WO3，In2O3，MoO3，TeO2，Sb2O3中的一種或數(shù)種；9)化學(xué)鍍銀溶液組成硝酸銀 17.5～175g/L38％濃度的甲醛 6～60g/L25％濃度的氨水 35～350g/L氫氧化鈉 2～20g/L余量 水溫度15～35℃，鍍覆在頻率20～40KHz的超聲波下進(jìn)行。
鍍銀后的粉末清洗烘干。所得粉末用粉末冶金的方法壓制成錠并燒結(jié)。燒結(jié)后的錠材在擠壓機(jī)上擠壓成絲材或片材。粉末成型壓力為200～700Mpa，燒結(jié)溫度為820～910℃，保溫時(shí)間為30分鐘至2小時(shí)。擠壓時(shí)擠壓比為190～400。
與其它工藝相比，本發(fā)明可保證氧化銅在銀氧化錫界面的良好分布，從而有效地改善氧化錫與銀之間的潤(rùn)濕性，提高氧化錫顆粒在銀基體中分布的均勻性。所得粉末在燒結(jié)時(shí)燒結(jié)收縮率達(dá)到40％以上，一次燒結(jié)后的密度可以達(dá)到9.3g/cm3以上，為后續(xù)的擠壓及拉絲創(chuàng)造了良好的條件。同時(shí)能夠保證觸頭材料良好的機(jī)械及物理性能。本發(fā)明制備的線材具有以下的性能硬度Hv85～125，抗拉強(qiáng)度280～400MPa，延伸率16～40％，電阻率2.10～2.40μΩcm。用本方法生產(chǎn)的銀氧化錫觸頭材料滿足GB13397-92電觸頭技術(shù)條件的各項(xiàng)性能指標(biāo)。
本發(fā)明具有的有益的效果是通過(guò)本發(fā)明可控制添加劑在銀氧化錫材料中的分布狀態(tài)及均勻性，使氧化錫與銀基體之間具有良好的潤(rùn)濕性，并由此改善氧化錫顆粒在銀基體中分布的均勻性。用該方法制備的銀基氧化錫觸頭材料具有良好的燒結(jié)活性和加工成型性?？梢灾苽涑山z材及各種形狀的觸頭，并具有良好的電性能。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1稱取300克氧化錫粉，在3％-5％的氯化亞錫溶液中進(jìn)行敏化處理15分鐘，再在0.3％～0.5％的氯化鈀溶液中活化處理15～30分鐘，粉末清洗烘干后粉碎。預(yù)處理后的氧化錫粉末加入到如下組成的化學(xué)鍍銅溶液中進(jìn)行化學(xué)鍍銅20g/L硫酸銅、30g/L乙二胺四乙酸二鈉、20mg/L亞鐵氰化鉀、15g/L氫氧化鈉、10g/L甲醛、80g/L甲醇，余量為水；鍍液的pH值為13.5，溫度55℃，鍍覆在頻率40KHz的超聲波下進(jìn)行；鍍銅后粉末氧化錫粉在300℃空氣中氧化處理1小時(shí)；處理后的粉末與12克Bi2O3、4克WO3混合，在超聲波下在以下溶液中進(jìn)行化學(xué)鍍銀17.5g/L硝酸銀、6g/L甲醛、35g/L氨水、2g/L氫氧化鈉、余量為水；溫度35℃，鍍覆在頻率40KHz的超聲波下進(jìn)行；鍍銀后的粉末清洗烘干，所得粉末在300MPa壓制成錠，780℃燒結(jié)1小時(shí)；在820℃將燒結(jié)后的圓錠在240的擠壓比下擠壓成絲材，經(jīng)過(guò)冷拉處理成φ1.4～φ1.9mm的線材。
實(shí)施例2稱取360克氧化錫粉進(jìn)行化學(xué)鍍銅，敏化、活化處理同實(shí)施例1?；瘜W(xué)鍍銅溶液組成為30g/L硫酸銅、45g/L乙二胺四乙酸二鈉、20mg/L亞鐵氰化鉀、23g/L氫氧化鈉、15g/L甲醛、120g/L甲醇，余量為水；鍍液的pH值為13.0，溫度45℃，鍍覆在頻率40KHz的超聲波下進(jìn)行；鍍銅后粉末氧化錫粉在300℃空氣中氧化處理1小時(shí)。處理后的粉末與15克Bi2O3、5克MoO3混合，在超聲波下在以下溶液中進(jìn)行化學(xué)鍍銀17.5g/L硝酸銀、6g/L甲醛、35g/L氨水、2g/L氫氧化鈉、余量為水；溫度35℃，鍍覆在頻率40KHz的超聲波下進(jìn)行。燒結(jié)溫度選擇在920℃，時(shí)間1小時(shí)；其它同實(shí)施例1，亦得同樣結(jié)果。
實(shí)施例3稱取300克氧化錫粉進(jìn)行化學(xué)鍍銅，敏化、活化處理同實(shí)施例1。化學(xué)鍍銅溶液組成為50g/L硫酸銅、60g/L乙二胺四乙酸二鈉、40mg/L亞鐵氰化鉀、30g/L氫氧化鈉、25g/L甲醛、200g/L甲醇，余量為水；鍍液的pH值為12.0，溫度35℃，鍍覆在頻率20KHz的超聲波下進(jìn)行；鍍銅后粉末氧化錫粉在300℃空氣中氧化處理1小時(shí)；處理后的粉末與12克Sb2O3、4克WO3混合，在超聲波下在以下溶液中進(jìn)行化學(xué)鍍銀175g/L硝酸銀、60g/L甲醛、350g/L氨水、20g/L氫氧化鈉、余量為水；溫度15℃，鍍覆在頻率20KHz的超聲波下進(jìn)行；其它同實(shí)施例1，亦得同樣結(jié)果。
實(shí)施例4稱取300克氧化錫粉進(jìn)行化學(xué)鍍銅處理，過(guò)程同實(shí)施例1；鍍銅后的粉末在45克/升硝酸鉍溶液均勻分散，用氨水滴定至溶液pH值為11，清洗烘干后與4.5克In2O3混合后進(jìn)行化學(xué)鍍銀處理，其它同實(shí)施例1，亦得同樣結(jié)果。
實(shí)施例5稱取300克氧化錫粉進(jìn)行化學(xué)鍍銅處理，過(guò)程同實(shí)施例1；鍍銅后的粉末在18克/升的鎢酸銨溶液中均勻分散，用乙酸滴定至pH值為3-4，清洗烘干后的粉末與15克TeO2混合，其它同實(shí)施例1，亦得同樣結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種控制銀-氧化錫電觸頭材料添加劑分布均勻性的方法，其工藝過(guò)程如下SnO2粉→敏化處理→活化處理→化學(xué)鍍銅→氧化處理→化學(xué)鍍銀→清洗→烘干；其特征在于1)在化學(xué)鍍銀前對(duì)SnO2粉采用化學(xué)鍍銅，并對(duì)其進(jìn)行氧化處理；2)SnO2粉的粒度處理為30nm～10μm；3)敏化處理溶液組成3～5％SnCl2溶液，處理時(shí)間為15min；活化處理溶液組成0.3～0.5％PdCl2溶液，處理時(shí)間為15～30min；4)化學(xué)鍍銅溶液的組成硫酸銅 20-50g/L乙二胺四乙酸二鈉30-60g/L亞鐵氰化鉀 20-40mg/L氫氧化鈉15-30g/L38％濃度的甲醛 10-25g/L甲醇80-200g/L余量水鍍液的pH值為12-13.5，溫度35-55℃，鍍覆在超聲波下進(jìn)行；5)超聲波頻率20～40KHz；6)鍍覆后的粉末在200-600℃、空氣中氧化處理30分鐘到2小時(shí)；7)鍍銅氧化后的SnO2與添加劑一起，在超聲波下化學(xué)鍍銀；8)添加劑為Bi2O3，WO3，In2O3，MoO3，TeO2，Sb2O3中的一種或數(shù)種；9)化學(xué)鍍銀溶液組成硝酸銀 17.5～175g/L38％濃度的甲醛 6～60g/L25％濃度的氨水 35～350g/L氫氧化鈉2～20g/L余量水溫度15～35℃，鍍覆在頻率20～40KHz的超聲波下進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種控制銀－氧化錫電觸頭材料添加劑分布均勻性的方法。將SnO
文檔編號(hào)H01H1/02GK1641813SQ20051002326
公開(kāi)日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2005年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月10日
發(fā)明者凌國(guó)平, 劉遠(yuǎn)廷 申請(qǐng)人:寧波凌日表面工程有限公司