一種銀氧化物/銀/銅三層復(fù)合帶材的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及銀氧化物/銀/銅層狀電觸頭材料，具體涉及一種銀氧化物/銀/銅三層復(fù)合帶材的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在觸頭材料的應(yīng)用中，首先將觸頭片焊接在接觸件上，最后才能裝配至電器中使用。為獲得較好的焊接效果，觸頭片的一面需預(yù)先復(fù)合一層較薄的銀層(約占觸頭片總厚度的20%以上)，這一面將作為焊接層與銅基接觸件焊接。在電觸頭的制造上，銀氧化物材料因脆性較大，不利于熱乳復(fù)合、冷乳、分剪、沖壓等機械加工，因此很多廠家是通過合金內(nèi)氧化的方式來加工的，即首先制備出銀合金帶材或板材，再與銀帶或銀板進行熱乳復(fù)合，然后再經(jīng)分剪或沖壓，最終獲得含有銀層的銀合金帶材或片材，這些帶材或片材再經(jīng)內(nèi)氧化處理而制得銀氧化物/銀帶材或片材觸頭材料。但由于在內(nèi)氧化時，金屬原子和氧原子的迀移機理，會在觸頭片的中央形成貧氧化物區(qū)(金相組織中體現(xiàn)為白亮帶)。在觸頭的應(yīng)用時，隨著觸頭片由表及里不斷地被電弧侵蝕而逐漸變薄，當(dāng)觸頭片厚度減半時，貧氧化物區(qū)開始出現(xiàn)，此時，觸頭很容易出現(xiàn)失效，對剩下部分的觸頭而言，幾乎報廢形成浪費，因此有必要使用導(dǎo)電性能較好的廉價金屬如銅，來替代貧氧化物區(qū)開始至焊接銀層的部分，這樣可以達到節(jié)銀的效果。
[0003]使用熱乳復(fù)合的方式制備銀氧化物/銅觸頭材料能夠獲得較好的結(jié)合強度，材料縱向剖面金相組織中結(jié)合面平整，各層的厚度完全可控。由于銀氧化物材料中的氧化物顆粒細(xì)小，并彌散分布在材料組織中，這種組織是不利于與銅進行熱乳復(fù)合的，也就是說難以保證熱乳復(fù)合后的復(fù)合強度的。本發(fā)明為獲得較好的結(jié)合強度的復(fù)合帶材，首先在銀氧化物的一面預(yù)先復(fù)合上一層較薄的銀層，然后再利用這層銀層作為過渡層與銅進行復(fù)合。
[0004]公開號為CN1971790A的發(fā)明專利，公開了一種銀/銅/鐵復(fù)合帶材的加工工藝，具體是先將銀金屬氧化物與較薄的純銀帶熱乳復(fù)合、再將銅帶和鐵帶一起熱乳復(fù)合成銀/銅/鐵復(fù)合帶材。公開號為CN1971789A的發(fā)明專利，公開了一種銀/銅雙面復(fù)合帶材的加工工藝，先將銀金屬氧化物與較薄的純銀帶熱乳復(fù)合，然后經(jīng)退火、精乳、分剪等處理后，最后將覆銀帶材放入銅帶上的槽內(nèi)(銅帶預(yù)先銑好槽)，熱乳復(fù)合成鑲嵌式的銀金屬氧化物/銅帶材。上述兩個專利中在進行熱乳復(fù)合前均是使用高頻感應(yīng)爐來實現(xiàn)加熱的。但是，如果僅使用高頻感應(yīng)爐來對被熱乳復(fù)合的各類帶材進行加熱，難以獲得理想的加熱效果，主要原因有:
[0005]1、使用高頻感應(yīng)對帶材進行加熱，銀氧化物和銅等金屬在感應(yīng)磁場中的感應(yīng)系數(shù)是不同的，銀氧化物的要遠遠大于銅的，即銀氧化物要比銅提前至少3、4秒達紅熱，要使銅也能達到紅熱時，銀氧化物就很容易發(fā)生熔化，兩者的溫度相差太大時，熱乳復(fù)合后帶材的結(jié)合強度不夠理想;要達到兩種帶材溫度相近，則需使銅帶材受到的感應(yīng)強度要更大，實現(xiàn)的方案只能是讓銅帶穿過的感應(yīng)線圈的匝數(shù)要多，但實際上是很難實現(xiàn)的，這會使感應(yīng)線圈結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，線圈的絕緣保護、帶材的穿行都有很大的困難，不具有通用性；
[0006]2、通常感應(yīng)線圈的匝數(shù)不會很多，大約在10匝左右，長度也不會很長，約12cm，也就是說加熱通道短，而且有可能整個通道是開放的，這就意味著在加熱過程中很難實現(xiàn)氣氛的保護，一些易發(fā)生氧化的金屬如專利中所提到的銅和鐵，就很容易在線圈中被加熱時發(fā)生氧化，這必然會影響到復(fù)合帶材的結(jié)合強度。
[0007]3、感應(yīng)加熱屬于一種快速加熱的方式，輸出功率一般都較大，熱乳復(fù)合時一旦出現(xiàn)不順暢，比如意外的速度減慢或停斷，這很容易致使線圈內(nèi)的帶材過熱熔化，這無形中增加了操作的難度。
[0008]扎制復(fù)合前的加熱也可以在箱式電阻爐內(nèi)進行，熱乳時再夾出來，但因受箱式電阻爐爐膛尺寸限制，只能將待乳制的板材截斷成一段一段的，這樣就無法制備出連續(xù)的復(fù)合帶材，同時也降低了材料的成材率。如果使用較長的(通常有5米以上)管式電阻爐對帶材進行加熱，由于長管爐爐膛狹長的特點影響，在穿帶時造成不方便，而且?guī)Р脑跔t膛內(nèi)穿行時，由于受熱后塑性增強，一旦出現(xiàn)排線不順暢而產(chǎn)生的拉扯，這很容易使得爐膛內(nèi)的帶材被拉伸變形甚至拉斷，這勢必會影響到復(fù)合后各層的厚度分布，另外還有一個重要的不利因素就是，由于加熱時必需有氣氛保護，較長的加熱區(qū)就會使帶材在其內(nèi)穿行的時間加長，如果使用還原性的氣氛進行保護時，銀氧化物帶材中的氧化物很容易發(fā)生還原，一旦出現(xiàn)還原，就會嚴(yán)重影響到觸頭材料的電性能。
[0009]公開號為CN101562081A的發(fā)明專利公開了一種節(jié)銀型層狀復(fù)合觸頭片件及其制備方法，具體是先使用混粉法制得銀氧化鎘混合粉末及使用化學(xué)包覆法制得銀氧化錫混合粉末，然后經(jīng)等靜壓、燒結(jié)、擠壓加工為相應(yīng)的板材，這些板材最后與銀板、銅板以及銀板分別經(jīng)四組可控氣氛爐加熱后熱乳復(fù)合成四層的復(fù)合板材，最終獲得復(fù)合銅的銀氧化物觸頭材料。該專利的特點在于熱乳復(fù)合時，各種板材分別分別經(jīng)四組可控氣氛爐加熱，以獲得不同的溫度，從而可以保證復(fù)合后達到最佳的效果和良好的結(jié)合強度。但該技術(shù)方案的設(shè)備投入較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種銀氧化物/銀/銅復(fù)合帶材的制備方法，該工藝可有效避免因在還原氣氛保護下氧化物被還原而出現(xiàn)的貧氧化物區(qū)，同時也能夠?qū)︺~帶提供更好的防氧化保護，且加工所得復(fù)合帶材結(jié)合強度高。
[0011]本發(fā)明所述的銀氧化物/銀/銅三層復(fù)合帶材的制備方法，包括以下步驟:
[0012]I)獲得銀氧化物/銀復(fù)合帶材；
[0013]2)將銀氧化物/銀復(fù)合帶材、銅帶進行清洗后送入高頻感應(yīng)爐進行加熱，所述銅帶與銀氧化物/銀復(fù)合帶材為銀的一面為結(jié)合面，控制頻感應(yīng)爐中的加熱溫度為500?750°C;然后送入管式電阻爐中進行加熱，其中管式電阻爐中加熱區(qū)長度為0.8?1.5m，控制管式電阻爐中的加熱溫度為600?850°C;之后送入扎輥中進行熱乳復(fù)合，得到銀氧化物/銀/銅三層復(fù)合帶材;所述銀氧化物/銀復(fù)合帶材和銅帶在管式電阻爐中的加熱過程及該過程之后直至送入乳輥的過程均在具有還原性的保護氣氛下進行；
[0014]3)將所得銀氧化物/銀/銅三層復(fù)合帶材按常規(guī)工藝進行冷扎、精扎工序，即得到銀氧化物/銀/銅復(fù)合帶材成品。
[0015]上述制備方法的步驟2)中，在進行乳制時，優(yōu)選控制乳制變形量為30?65%，乳制速度為0.8?3m/min。優(yōu)選控制高頻感應(yīng)爐中的加熱溫度為600?750 °C;優(yōu)選控制管式電阻爐中的加熱溫度750?850°C。
[0016]本發(fā)明所述方法的步驟2)中，優(yōu)選是將銀氧化物/銀復(fù)合帶材和銅帶通過定位裝置送入高頻感應(yīng)爐進行加熱，以減少各類帶材在穿行過程中的偏移和抖動，所述的定位裝置的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)相同。
[0017]優(yōu)選地，在銀氧化物/銀復(fù)合帶材和銅帶從管式加熱爐中出來后通過喂料夾具送入乳輥進行乳制。所述喂料夾具的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)相同。所述喂料夾具的進口端與管式電阻爐的出口連通，其出口端在保證乳輥正常運轉(zhuǎn)的同時盡量地靠近乳輥，使得保護氣氛可以過渡到乳輥間(當(dāng)保護氣氛為氫氣時，點火后的火焰可以過渡到乳輥間)，以實現(xiàn)加熱過程氣氛保護的無縫連接。
[0018]本發(fā)明所述方法中，所述的高頻感應(yīng)爐的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)相同，其中高頻感應(yīng)線圈匝數(shù)為5?12匝。所述的管式電阻爐的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)相同。
[0019]本發(fā)明所述方法中，所述的銀氧化物具體可以是銀氧化錫、銀氧化鎘、銀氧化鋅或銀氧化銅等。
[0020]本發(fā)明所述方法中，所述的保護氣氛可以是氫氣、氨分解氣或惰性氣體。
[0021 ]本發(fā)明所述方法中，銀氧化物/銀復(fù)合帶材可以按現(xiàn)有常規(guī)方法進行制備，優(yōu)選按以下方法制備銀氧化物/銀復(fù)合帶材:將銀氧化物帶材、銀帶進行清洗后送入高頻感應(yīng)爐進行加熱，控制頻感應(yīng)爐中的加熱溫度為500?7500C，然后送入管式電阻爐中進行加熱，控制管式電阻爐中的加熱溫度為600?850°C，之后送入扎輥中進行熱乳復(fù)合，再按常規(guī)工藝退火，即得到銀氧化物/銀復(fù)合帶材成品。所述的高頻感應(yīng)爐的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)相同，其中高頻感應(yīng)線圈匝數(shù)為5?12匝。所述的管式電阻爐的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)相同。在銀氧化物/銀復(fù)合帶材的制備方法中，在高頻感應(yīng)爐和管式電阻爐中的加熱均是在沒有氣氛保護的條件下進行。其中涉及的銀氧化物帶材和銀帶的組成及獲得的方法與現(xiàn)有技術(shù)相同。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用高頻感應(yīng)加熱和管式電阻爐組合作為帶材的加熱設(shè)備，設(shè)定特殊的高頻感應(yīng)爐加熱溫度及管式電阻爐的加熱溫度，并控制控制管式電阻爐加熱區(qū)長度在0.8?1.5m，帶材在通過感應(yīng)線圈時既可以達到快速升溫的目的又不至于使其中感應(yīng)系數(shù)高的帶材發(fā)生熔化，另一方面，在高頻感應(yīng)爐中的加熱不是在保護氣氛下進行的，因而不會存在銀氧化物被還原的問題;在通過高頻感應(yīng)爐快速升溫之后再在管式電阻爐進行溫度擴散、恒定，由于管式電阻爐中的加熱是在還原性的保護氣氛下進行，但其中的加熱溫區(qū)并不長，在這樣的環(huán)境下進行加熱既可以實現(xiàn)銅帶避免氧化的目的，又不會導(dǎo)致銀氧化物被還原；因此，采用本發(fā)明所述工藝不僅有效地解決了快速升溫、溫度穩(wěn)定可控，還能夠很好地解決加熱時的還原氣氛保護難題;還有效地避免因氧化物被還原所造成的貧氧化物區(qū)的出現(xiàn)，節(jié)銀效果可達40%以上;且使加工所得復(fù)合帶材結(jié)合強度高，后續(xù)所制備出來的