專利名稱：銀基電接觸復合材料的制作方法
技術領域：
本發明涉及銀基電接觸復合材料。
在已有的電接觸材料中，應用最廣的是銀基電接觸材料。這是由銀具有高導電性、高導熱性、良好的機械加工性，在大氣條件下不氧化，能保持低而穩定的接觸電阻等性質所決定的。但純銀電接觸材料硬度低、易熔焊、在直流工作條件下，材料轉移傾向嚴重。目前銀基電接觸材料主要有AgCu、AgCd、AgC、AgW、AgFe、AgNi等系列產品，而AgCd、AgCdO材料由于對人體和環境的污染已逐漸被其它材料所取代，如AgNi、AgSnO2。目前，已研究出的低壓電器用電接觸材料有數百種，形成產業化和實際應用的電接觸材料有幾十種。它們基本上可以歸納為三種系列①銀-金屬氧化物(Ag-CdO、Ag-SnO2、Ag-ZnO等)；②銀基假合金(Ag-Ni、Ag-W、Ag-C等)；③銀基合金(Ag-Cu、Ag-RE等)。在上述電接觸材料中，銀-金屬氧化物是最理想的材料，Ag-CdO材料長期被用于中低壓電器中作為電接觸材料。隨著人們對金屬鎘以及氧化鎘對人體及環境污染認識的逐步加深，這種傳統的電接觸材料正在逐步被淘汰。從目前的研究和生產實踐來看，Ag-SnO2材料具備比同成分Ag-CdO材料更加優良的綜合電性能，同時也較同成分Ag-CdO材料難于批量生產。當SnO2含量大于12％時基本上無法進行冷變形加工。Ag-ZnO材料具備有與同成分Ag-CdO材料相當的綜合電性能，也較容易工業化生產。因此這兩種材料被認為是最有希望替代Ag-CdO的材料。
銀氧化錫是目前替代銀氧化鎘的主導材料。銀氧化錫除了具有一般銀金屬氧化物的特性外，還具有以下特性接觸電阻和抗熔焊性較高；低的材料轉移特性；電壽命比銀氧化鎘高。常見的銀氧化錫材料制備工藝有傳統粉末冶金法、內氧化法和共沉淀法。各種方法都存在一個共同的缺點，即在材料后期的冷變形加工過程中，銀氧化錫材料表現出強度、硬度高，加工硬化速率高，延伸率降低速率快等特性，給大批量生產帶來較大困難。這就使這種優良材料難于滿足現代工業生產中大批量、高質量、低成本的要求。目前在發達國家銀氧化錫材料已得到廣泛的應用。國內還需要大量進口。
本發明的目的是提供一種電接觸用銀基復合材料，該復合材料具有無污染的特點。
為實現本發明目的，本發明電接觸用銀基復合材料含有(重量％)含量為2～5的Fe、Ni元素中的任一種，含有含量為5～15的LaMe1xMe21-xOy，含有平衡量的Ag，前述復合氧化物LaMe1xMe21-xOy中的Me1、Me2可以是Fe、Ni、Mn元素的任一種，LaMe1xMe21-xOy中的X、Y代表復合分子式中元素的原子數，X＝0.35～1，Y＝2～3。
本發明通過對銀-金屬氧化物Ag-MeO電接觸材料進行結構改性處理，達到增強金屬氧化物與銀基體的界面結合浸潤性，同時添加過渡族金屬元素，可以提高Ag-MeO電接觸材料的電性能。實施方案中，復合分子式氧原子的缺位是La2O3與各種價態的MeO經粉末均勻混合后的固相合成反應條件變化的結果，亦即固相合成反應條件變化造成了氧原子在原子數2～3范圍內變化，氧原子缺位的變化引起復合陶瓷結構與性質發生變化，有利于銀-金屬氧化物電接觸材料性能的改善。在電接觸復合材料中銀承擔導電功能，復合氧化物LaMe1xMe21-xOy與Fe或Ni元素主要起到改善復合材料動態電接觸性能的作用。本發明的電接觸用銀基復合材料采用如下方法制備①按照復合氧化物中過渡金屬原子數的配比范圍，將La2O3粉末與各種價態的Fe、Ni、Mn氧化物粉末均勻混合后，于10-20Mpa壓力下壓結，1100-1500℃下燒結進行固相合成反應，制備出LaMe1xMe21-xOy復合氧化物；②根據使用環境條件的不同，將Ag粉末、LaMe1xMe21-xOy復合氧化物粉末和Fe或Ni金屬粉末按一定比例混合均勻，之后通過粉末冶金方法制備出各種形式的觸點原料，如絲材、片材或板材等。
本發明的電接觸材料，在中等負荷電接觸條件下，其綜合性能優異，接觸電阻低而且穩定。從表1所示性能分析結果來看，本發明的電接觸材料可在很大范圍內替代現行Ag-CdO或Ag-SnO2使用。表中PM代表粉末冶金方法。本發明的電接觸材料生產工藝流程簡單，工藝參數容易控制，批量生產產品質量容易保證。以下實施例中δ代表氧原子缺位數，范圍δ介于0～1之間。
實施例1.按重量比Ag 90％，LaFe0.5Ni0.5O35％，Ni 5％，將三種物料粉末經機械混合、模壓、高溫燒結后，采用熱擠壓、熱鍛造、軋制或拉拔成板材或絲材觸點原料，其密度可達9.9g/cm3，電阻率小于2.2×10-6Ω·cm。制成的Ag-LaFe0.5Ni0.5O3-Ni/Cu復合觸點，在交流220v、15A，閉合力100g，分斷力75g，接觸頻率110次/分鐘條件下，未發現熔焊現象，壽命大于12萬次。在直流24v、15A，閉合力100g，分斷力75g，接觸頻率110次/分鐘條件下，未發現熔焊現象，壽命大于12萬次。
實施例2.按重量比Ag 85％，LaMnO3-δ10％，Fe 5％，將三種物料粉末經機械混合、模壓、高溫燒結后，采用熱擠壓、熱鍛造、軋制或拉拔成板材或絲材觸點原料，其密度可達9.8g/cm3，電阻率小于2.2×10-6Ω·cm。制成的Ag-LaMnO3-δ-Fe/Cu復合觸點，在交流220v、15A，閉合力100g，分斷力75g，接觸頻率110次/分鐘條件下，未發現熔焊現象，壽命大于13萬次。在直流24v、15A，閉合力100g，分斷力75g，接觸頻率110次/分鐘條件下，未發現熔焊現象，壽命大于12萬次。
實施例3.按重量比Ag 85％，LaMn0.35Ni0.65O3-δ12％，Fe 3％，將三種物料粉末經機械混合、模壓、高溫燒結后，采用熱擠壓、熱鍛造、軋制或拉拔成板材或絲材觸點原料，其密度可達9.78g/cm3，電阻率小于2.2×10-6Ω·cm。制成的Ag-LaMn0.35Ni0.65O3-δ-Fe/Cu復合觸點，在交流220v、15A，閉合力100g，分斷力75g，接觸頻率110次/分鐘條件下，未發現熔焊現象，壽命大于13萬次。在直流24v、15A，閉合力100g，分斷力75g，接觸頻率110次/分鐘條件下，未發現熔焊現象，壽命大于9.8萬次。
實施例4.按重量比Ag 85％，LaNiO3-δ12％，Fe 3％，將三種物料粉末經機械混合、模壓、高溫燒結后，采用熱擠壓、熱鍛造、軋制或拉拔成板材或絲材觸點原料，其密度可達9.8g/cm3，電阻率小于2.2×10-6Ω·cm。制成的Ag-LaNiO3-δ-Fe/Cu復合觸點，在交流220v、15A，閉合力100g，分斷力75g，接觸頻率110次/分鐘條件下，未發現熔焊現象，壽命大于11萬次。在直流24v、15A，閉合力100g，分斷力75g，接觸頻率110次/分鐘條件下，未發現熔焊現象，壽命大于10萬次。
實施例5.按重量比Ag 88％，LaFeO3-δ10％，Ni 2％，將三種物料粉末經機械混合、模壓、高溫燒結后，采用熱擠壓、熱鍛造、軋制或拉拔成板材或絲材觸點原料，其密度可達9.8g/cm3，電阻率小于2.62×10-6Ω·cm。制成的Ag-LaFeO3-δ-Ni/Cu復合觸點，在交流220v、15A，閉合力100g，分斷力75g，接觸頻率110次/分鐘條件下，未發現熔焊現象，壽命大于11萬次。在直流24v、15A，閉合力100g，分斷力75g，接觸頻率110次/分鐘條件下，未發現熔焊現象，壽命大于9.5萬次。
實施例6.按重量比Ag 80％，LaFe0.5Ni0.5O315％，Ni 5％，將三種物料粉末經機械混合、模壓、高溫燒結后，采用熱擠壓、熱鍛造、軋制或拉拔成板材或絲材觸點原料，其密度可達9.7g/cm3，電阻率小于2.2×10-6Ω·cm。制成的Ag-LaFe0.5Ni0.5O3-Ni/Cu復合觸點，在交流220v、15A，閉合力100g，分斷力75g，接觸頻率110次/分鐘條件下，未發現熔焊現象，壽命大于12萬次。在直流24v、15A，閉合力100g，分斷力75g，接觸頻率110次/分鐘條件下，未發現熔焊現象，壽命大于12萬次。表1發明電接觸材料與現有電接觸材料相同實驗條件下性能對比
權利要求
1.一種電接觸用銀基復合材料，其特征在于其成分(重量％)為選自含量為2～5的Fe、Ni元素中之任一種，含量為5～15的LaMe1xMe21-xOy，余量為Ag，所述LaMe1xMe21-xOy中的Me1、Me2為Fe、Ni、Mn元素之任一種，所述LaMe1xMe21-xOy中X、Y代表復合分子式中元素的原子數，X＝0.35～1，Y＝2～3。
全文摘要
發明涉及一種電接觸用銀基復合材料，材料成分包括Fe、Ni元素中的一種，La、Fe、Ni、Mn兩元素或三元素的復合氧化物，和平衡量的Ag。該材料綜合性能優異，接觸電阻低而且穩定，可用做中等負荷電接觸材料，對應用環境無污染。
文檔編號H01H1/02GK1425781SQ01143240
公開日2003年6月25日 申請日期2001年12月14日 優先權日2001年12月14日
發明者管偉明, 盧峰, 張昆華, 秦國義, 鄭福前 申請人:貴研鉑業股份有限公司