銀-金屬氧化物電觸頭材料的制備裝置以及應用
【技術領域】
[0001]本實用新型的實施例涉及電觸頭領域，并且具體地，涉及一種銀-金屬氧化物電觸頭材料的制備裝置以及應用。
【背景技術】
[0002]電觸頭是電器開關、儀器儀表等的關鍵元件，承擔著接通、承載和分斷正常電流和故障電流的任務。在制造電觸頭的電觸頭材料中，銀基電觸頭材料是最重要、用量最大和最廉價的電觸頭材料，尤其是銀基金屬氧化物因其較好的耐電磨損、抗熔焊性和導電性，而在低壓電觸頭材料中得到廣泛的應用。銀基金屬氧化物電觸頭材料一般含有兩個組分，一個組分是可以提供高的電導率、良好的抗氧化、氮化性能的純金屬Ag，另一個組分為金屬氧化物，主要決定電弧分斷性能，如Sn02、Zn0等，它們的加入可明顯提尚電觸頭材料的電觸頭性能，已研制出的電觸頭材料主要有Ag-ZnO、Ag-CuO、Ag-N1、Ag-SnO2等。目前，合金內氧化法和粉末冶金法是工業化應用較為廣泛的Ag-MeO電觸頭材料的制備工藝。就粉末冶金工藝來說，在原料粉末制備階段，主要采用機械混合，例如機械合金化法，采用這種混粉工藝，設備簡單，添加元素易控制，可以在較大范圍內調整合金的成分，可以制備組織均勻、體積較大的觸頭，但若混粉時間(混粉條件)控制不好，易使粉末表面狀況或顆粒分布發生變化，造成成分偏析、加工硬化等，最終制備的材料密度較低，氧化物質點較粗大，導致耐電弧腐蝕性較差影響觸頭電壽命。而內氧化法的特點是合金密度高、觸頭電磨損小、壽命長、便于大批量生產，但缺點也很明顯，即產品尺寸不宜太厚，組織容易出現“貧氧區”導致不均勻性，從而使產品性能變壞。
【實用新型內容】
[0003]鑒于上述現有技術存在的缺陷，本實用新型的實施例提供了一種銀-金屬氧化物電觸頭材料制備方法和制備裝置，從而獲得強度和硬度顯著增強，加工性能、導電性能、耐電蝕性能和抗熔焊性能顯著提高，尤其是電壽命延長的電觸頭材料。
[0004]根據本實用新型的第一方面，提供了一種銀-金屬氧化物電觸頭材料的制備裝置，包括；
[0005]混合反應裝置，用于將含銀的前驅體溶液和金屬氧化物的前驅體溶液混合，并且將還原劑與所得到的混合溶液反應，以得到金屬氧化物的前驅體所包覆的銀粉；以及
[0006]熱處理裝置，用于將所述銀粉在非還原性氣氛下進行熱處理，以制得銀-金屬氧化物電觸頭材料。
[0007]在本實用新型的一個實施例中，所述制備裝置還包括過濾裝置，用于過濾所述混合反應裝置中反應得到的懸浮體，以及干燥裝置，用于干燥所述過濾裝置中過濾得到的沉淀物。
[0008]在本實用新型的另一個實施例中，所述含銀的前驅體溶液為銀濃度10?100ppm
的銀氨溶液。
[0009]在本實用新型的另一個實施例中，所述金屬氧化物的前驅體溶液為金屬的醋酸鹽或者硝酸鹽溶液，其中所述金屬為Zn、Cu、In、N1、W、Mo中的一種或幾種。
[0010]在本實用新型的再一個實施例中，所述金屬氧化物為ZnO、CuO、ln203、Ni2O, W03、MoO3中的一種或幾種。
[0011]在本實用新型的再一個實施例中，所述還原劑為水合肼、抗壞血酸、硼氫化鈉中的一種。
[0012]在本實用新型的再一個實施例中，所述非還原性氣氛為惰性氣氛或氧化氣氛。
[0013]在本實用新型的再一個實施例中，所述惰性氣氛為氮氣和/或稀有氣體，其中所述稀有氣體為氬氣、氦氣、氖氣中的一種或幾種。
[0014]在本實用新型的再一個實施例中，所述熱處理為在150?800°C下煅燒I?12h。
[0015]在本實用新型的再一個實施例中，所述銀-金屬氧化物電觸頭材料中銀的質量百分數為65?99%。
[0016]在本實用新型的再一個實施例中，所述銀-金屬氧化物電觸頭材料中銀顆粒和/或金屬氧化物顆粒均為納米級。
[0017]根據本實用新型的另一方面，提供了一種利用根據本實用新型的第一方面所述的銀-金屬氧化物電觸頭材料的制備裝置所制得的銀-金屬氧化物電觸頭材料，其中所述銀-金屬氧化物電觸頭材料為納米級。
[0018]根據本實用新型的又一方面，提供一種利用根據本實用新型的所述的銀-金屬氧化物電觸頭材料制得的電觸頭，其中所述銀-金屬氧化物電觸頭材料為納米級。
[0019]根據本實用新型的實施例的銀-金屬氧化物電觸頭材料的制備裝置采用原位合成液相還原法進行混粉反應，然后通過干燥、煅燒等熱處理，使得前驅體轉變為氧化物的納米尺度粉末，并在納米尺度銀粉表面相應位置生長形核，從而包覆納米尺度銀粉顆粒；其中納米金屬氧化物提供了強烈的彌散強化效果，改善了電觸頭的質量，降低了電觸頭的電弧侵蝕；金屬氧化物和銀顆粒納米級的均勻復合細化顆粒，大大增大了銀與金屬氧化物之間的浸潤性，顯著延長電觸頭材料的電壽命，電壽命達到大于1000，000次。
【附圖說明】
[0020]現在將僅參照附圖通過示例對本實用新型的實施例進行描述，其中相似的部件用相同的附圖標記表示，附圖中:
[0021]圖1是根據本實用新型的一個實施例的銀-金屬氧化物電觸頭材料的制備方法的流程圖
[0022]圖2是根據本實用新型的制備方法的一個實施例制得的銀-氧化鋅樣品的SEM照片圖；
[0023]圖3是圖1的銀-氧化鋅樣品的TEM照片圖；
[0024]圖4是根據本實用新型的制備方法的另一個實施例制得的銀-氧化銅樣品的X射線衍射圖譜；
[0025]圖5是圖4的銀-氧化銅樣品的SEM照片圖；
[0026]圖6是圖4的銀-氧化銅樣品的TEM照片圖；
[0027]圖7是根據本實用新型的一個實施例的銀-金屬氧化物電觸頭材料的制備裝置的示意圖；
[0028]圖8是根據本實用新型的另一實施例的銀-金屬氧化物電觸頭材料的制備裝置的不意圖；以及
[0029]圖9是根據本實用新型的示例性實施例的銀-金屬氧化物電觸頭材料的制備裝置的示意圖。
【具體實施方式】
[0030]下面將參考示例性實施例來描述本實用新型的原理和精神。應當理解，描述這些實施例僅僅是為了使本領域技術人員能夠更好地理解進而實現本實用新型，而并非以任何方式限制本實用新型的范圍。
[0031]本實用新型的實施例的銀-金屬氧化物電觸頭材料的制備方法，簡單地說是采用原位合成液相還原、過濾、干燥、煅燒制得表面包覆有納米級金屬氧化物的微納米級銀粉。具體地，所述制備方法包括步驟:將含銀的前驅體溶液和金屬氧化物的前驅體溶液混合；將還原劑與所得到的混合溶液反應，以得到金屬氧化物前驅體所包覆的銀粉；將所得到的銀粉在非還原性氣氛下進行熱處理，制得銀-金屬氧化物電觸頭材料。
[0032]在本實用新型的一個實施例中，如圖1所示，制備條件和工藝步驟為:
[0033]A)混合溶液的配制
[0034]首先分別配制含銀的前驅體溶液和金屬氧化物的前驅體溶液:例如，向硝酸銀溶液中滴加氨水以制成銀氨(絡合)溶液來作為含銀的前驅體溶液，其中銀濃度10?100ppm;在醋酸、硝酸等酸中加入金屬氫氧化物以制成金屬的醋酸或硝酸鹽來作為金屬氧化物的前驅體，其中金屬為Zn、Cu、In、N1、W、Mo中的一種或幾種。
[0035]然后將含銀的前驅體溶液和金屬氧化物的前驅體溶液混合，具體地，向含銀的前驅體溶液中加入金屬氧化物的前驅體溶液，例如，向銀氨溶液中加入諸如醋酸銅、硝酸銅之類的金屬的醋酸或硝酸鹽溶液。
[0036]B)還原沉淀反應
[0037]將諸如水合肼(N2H4.H2O)、抗壞血酸(C6H8O6)、硼氫化鈉之類的還原劑加入到含有銀氨離子、金屬氧化物的前驅體(例如醋酸鋅)的混合溶液中進行還原沉淀反應，反應時間為0.5?24h，優選為0.5h，將銀氨離子中的銀離子還原成單質銀并沉淀出來，從而得到含有金屬銀的混合物懸浮體。
[0038]C)過濾和干燥
[0039]采用諸如板框壓濾、離心或負壓抽濾之類的過濾方法來過濾還原沉淀反應得到的混合物懸浮體，將過濾得到的沉淀物進行干燥得到金屬氧化物前驅體所包覆的銀粉。
[0040]D)熱處理
[0041]將獲得的金屬氧化物前驅體所包覆的銀粉在非還原性氣氛下進行熱處理，即煅燒(焙燒)，熱處理溫度為150?8(KTC，所述非還原性氣氛包括惰性氣氛或氧化氣氛，從而保證不會發生還原反應，惰性氣氛包括氮氣和/或稀有氣體，例如氬氣、氦氣、氖氣中的一種或幾種，經煅燒，金屬氧化物前驅體轉化成金屬氧化物，例如ZnO、CuO、In203、Ni20、TO3、Mo03中的一種或幾種，從而得到銀-金屬氧化物電觸頭材料(粉體)。
[0042]本實用新型的方法生產過程簡單、成本低，適于工業化生產；所制得的銀-金屬氧化物粉體達到納米級，具有強烈的彌散強化效果，改善了電觸頭材料的性能和壽命。
[0043]下面結合具體實施例，進一步闡釋本實用新型。應理解，這些實施例僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。
[0044]實施例1
[0045](I)分別配制銀氨絡合溶液和醋酸鋅溶液，兩者比例為1:1，其中銀濃度10?100ppm ;
[0046](2)向銀氨絡合溶液中加入醋酸鋅溶液，混合均勻；
[0047](3)在步驟(2)得到的混合溶液中，加入一定量的水合肼，混合均勻，混合溶液中銀離子與水合肼比例為4:3，待反應0.5h后，過濾、干燥得到氧化鋅前驅體所包覆的銀粉；
[0048](4)將步驟(3)所得到的銀粉在純氮氣氣氛下于300°C煅燒12h，制備得到Ag-ZnO電觸頭材料。
[0049]對實施例1制備所得的樣品進行測試分析，具體結果如下:
[0050]首先進行了 ICP-MS質譜分析得到所得樣品中元素Zn的含量約30.13%左右，說明納米混合粉體中除了銀元素還包含大量的Zn元素，且Zn的化合