專利名稱：納米銀氧化錫電觸頭及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種納米銀氧化錫的電觸頭及其制備方法。屬于金屬基復合材料技術領域。
背景技術：
電觸頭是電器開關、儀器儀表等的關鍵元件，在接觸器、繼電器和小功率斷路器中。長期以來國內外大量使用Ag-CdO的觸頭，它具有良好的滅弧性、穩定的接觸電阻等優點，但近年來隨著對電器使用壽命的延長和小型化的要求，AgCdO觸頭材料已暴露出其抗熔性能差、電弧燒損嚴重，在使用過程中不可避免地產生鎘毒，造成環境污染等不足。銀氧化錫觸頭材料是近年發展很快的一種新型無毒電觸頭材料，它具有熱穩定性好、耐電弧侵蝕及抗熔焊性能，使用范圍可達10-1000A，從而保證電器運行的可靠性，提高使用壽命，是目前用于在接觸器、繼電器及開關中代替有毒的銀氧化鎘的理想材料。
目前國內外研制銀氧化錫觸頭采用兩種方法“內氧化法”和“粉末冶金法”。內氧化法生產銀氧化錫觸頭需在合金中加銦，以使Sn氧化成SnO2；此方法生產成本高、工藝較復雜。粉末冶金法生產銀氧化錫觸頭德國領先于美國、日本，，他們是在粉末中加入少量的WO3和MoO3，產品性能穩定，以得到實際應用。銀氧化錫觸頭是目前國內低壓電器行業研究的熱點，然而由于它不易拉制成型，使用中接觸電阻較大，溫升高，而又成為研究的難點。
發明內容
本發明的目的在于克服上述粉末冶金法生產銀氧化錫的觸頭的不足之處，提供一種新的納米銀氧化錫電觸頭及其制備方法。該電觸頭具有電導率高，組織均勻細致、界面結合強度高、抗熔焊、耐電弧燒損的特點，其制備工藝簡單、成本低。
本發明是通過下述技術方案加以實現的。鉚釘或條塊觸頭的納米銀氧化錫的電觸頭其特征在于，電觸頭材料是由銀、摻雜氧化鋅或氧化鈦的氧化錫及氧化鈰或氧化鑭組成，并且各組分重量含量為銀70～97％氧化錫3～22％氧化鈰或氧化鑭0.1～8％上述的氧化錫中摻雜氧化鋅或氧化鈦的重量含量為0.5～10％。上述的摻雜氧化鋅或氧化鈦的氧化錫重量含量優選為5～10％。
采用上述材料制備電觸頭的方法，其過程主要包括溶膠-凝膠法制備摻雜氧化鋅或氧化鈦的納米氧化錫粉末；金屬氧化物粉末混合；混合后的粉末等靜壓成型、燒結、擠壓、拉絲和制鉚釘和軋條，其特征在于a.溶膠-凝膠法制備納米氧化錫，以SnCl4和TiCl4或ZnCl2并按兩者重量比5～9∶5～1的比例。加入濃度為20～30％乙醇水溶液中，同時向溶液加入5～10％的三乙醇胺分散及和滴加濃度為(1ML)的氨水，于40～60℃反應，反應至溶液呈PH＝7，產物經過濾后在200～700℃焙燒2～3小時，得到粒徑為6～20nm的摻雜氧化鋅或氧化鈦的納米氧化錫粉末；b.金屬粉末混合是按銀粉末、納米氧化錫及氧化鈰或氧化鑭粉末重量比，70～97∶3～22∶0.1～8于混料罐中混合7～10小時。c.混合的粉末在20～30℃的溫度下，以250～500MPa加壓成型，并在800～900℃燒結4～10小時。
本發明的主要優點在于，摻雜金屬氧化物完全進入氧化錫晶格，并且納米粉體均勻分布在材料之中，從而提高了觸頭的導電性而降低了接觸電阻，進而提高了觸頭的抗熔焊、耐電弧燒損的性能；材料中加入稀土元素提高觸頭的熱穩定性及耐電弧侵蝕和抗氧化性，材料的塑性提高便于擠壓軋制加工，且加工工藝簡單。
具體實施方法納米氧化錫10克及氧化鈰2克，在混料罐中混合7～10小時。混合的粉末在20～30℃的溫度下，以250MPa加壓成型，并在800℃燒結10小時。(3) 將燒結后的材料在700℃下擠壓，擠壓比為200；得到Φ3.5～5.0mm的線材，再將線材在20℃下，拉拔速度2米/分，拉拔至φ2.7～1.38mm絲材。
絲材密度9.9～10.7kg/cm3，電阻率2.1～2.3μΩ.cm，硬度HV760～1100MPa(HV)抗拉強度為260～350MPa，延伸率為18～30％。
權利要求
1.一種納米銀氧化錫的電觸頭，其特征在于它由銀、摻雜氧化鋅或氧化鈦的氧化錫及氧化鈰或氧化鑭組成，并且各組分的重量含量為銀70～97％，氧化錫3～22％，氧化鈰或氧化鑭0.1～8％。
2.按權利要求1所述的納米銀氧化錫的電觸頭，其特征在于氧化錫中摻雜氧化鋅或氧化鈦，重量含量為0.5～10％。
3.按權利要求1所述的納米銀氧化錫的電觸頭，其特征在于氧化錫的含量優選5～10％。
4.一種按權利要求1所述的納米銀氧化錫的電觸頭的制備方法該方法包括溶膠-凝膠法制備納米摻雜氧化鋅或氧化鈦的氧化錫的粉末；銀粉末、納米銀氧化錫及氧化鈰或氧化鑭粉末的混合；混合粉末的等靜壓成型、燒結、擠壓、拉絲、制鉚釘或軋條，其特征在于a.溶膠-凝膠法制備納米氧化錫，是以SnCl4和TiCl4或ZnCl2并按照兩者重量比的5～9∶5～1，加入濃度為20～30％乙醇水溶液中，同時向溶液中加入三乙醇胺分散劑和滴加氨水，于40～60℃狀態下反應，使其反應至pH＝7，然后經過濾，產物在200～700℃焙燒2～3小時后，得到粒徑為6～20nm的摻雜氧化鋅或氧化鈦的氧化錫的粉末；b.粉末的混合是按銀粉末、納米銀氧化錫及氧化鈰或氧化鑭粉末重量比70～97∶3～22∶0.1～8在混和罐中混合7～10小時；c.混合的粉末在20℃的溫度下，以250～500MPa加壓成型，并在800～900℃燒結4～10小時。
全文摘要
本發明公開了一種納米銀氧化錫的電觸頭材料及其制備方法。屬于金屬基復合材料技術。本發明電觸頭由銀、納米氧化錫和稀土元素并按70～97％、3～22％、0.1～8％的重量含量組成。該材料的電觸頭制備包括摻雜氧化鋅或氧化鈦的納米氧化錫制備，金屬氧化物粉末的混合及混合后粉末經壓型、燒結、擠壓、拉絲、制成鉚釘或條塊觸頭。壓型壓力為150～400MPa，燒結溫度為800～900℃。本發明優點在于，觸頭的導電性高，接觸電阻低，抗熔焊、耐電弧燒損性能好及熱穩定性好，其制備工藝簡單。本發明的電觸頭廣泛用于電器、儀表及開關。
文檔編號H01B1/02GK1417817SQ0214669
公開日2003年5月14日 申請日期2002年11月5日 優先權日2002年11月5日
發明者鄭冀, 高后秀, 李松林, 李玉桐, 李群英 申請人:天津大學