本发明涉及一种材料技术领域的电触头材料的 制备方法，具体地说，涉及的 是一种纤维状结构银基氧化物电接触材料的制 备方法。

背景技术

随着电器行业的快速发展，对说银基电触头材 料性能的要求越来越高，传统的 银基材料触头在电气性能和力学性能等方面逐 渐暴露出不足之处。为此， 不断有 新的银基复合材料被研发。纤维状组织结构银 书基氧化物复合材料因具有优良的抗 熔焊性和耐电弧烧蚀能力及良好的加工性能， 成为近年来研究的热点。 当前， 由 于纤维状组织结构银基氧化物材料制备工艺复 杂，成本高，且连续纤维银基氧化 物材料难以二次加工等缺点，大大限制了纤维 状组织银基氧化物材料的推广和应 用。 因此， 开发一种简单、实用及能规模化生产的纤维状 结构的银基氧化物电接 触材料的制备方法是当前研究的一个热点， 也是一个难点。

经检索，国内外关于纤维状结构银基氧化物电 接触材料方面的研究报道，如： 中国发明专利： 纤维结构性银基电触头材料及其制备方法， 申请号-

200910196283.0, 公开号： CN101707145A。

目前，关于纤维状结构的银基氧化物电接触材 料的制备方法大体有两种：一 是传统的粉末冶金烧结挤压法以及在此基础上 改进挤压方式，增大加工变形量的 方法， 主要工艺流程为： 混粉一压锭一烧结一挤压一拉拔一退火一拉拔 一成品。 此方法所制备的纤维状结构不明显，不适合用 于塑性和延展性较差的增强相，且 会有增强相的大颗粒存在， 影响产品使用性能。二是坯体预先设计与挤压 方法相 结合方法， 即预先将一定数量的增强相丝材用模具固定于 基体中，然后依次等静 压、 烧结和挤压的方法【文献 CN101707145A】， 此方法虽然可以获得明显且连 续的纤维状结构，但是工艺较为复杂，要预先 制备含增强相的银基的丝材并用模 具固定于基体中，且对于增强相丝材的塑性和 延展性的有要求，规模化生产较为 困难。 发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足和缺陷， 提供一种纤维状结构银基氧化 物电接触材料的制备方法， 该方法无论在加工变形量大或小，及增强相塑 性和延 展性差或好，都可以得到具有明显纤维状结构 银基氧化物电触头材料，且工艺简 单，操作方便，成本低廉，对设备无特殊要求 。本发明方法制备的材料抗熔焊性、 耐电弧烧蚀性能及电导率均有较大的提高， 并且加工性能十分优良。

为实现上述的目的， 本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种纤维状结构银基氧化物电接触 材料的制备方法，包括以下步 骤：

第一步， 将银-金属-添加剂的合金粉和石墨粉均匀混合� �� 然后置于高能球磨 罐中进行球磨， 其中： 合金粉中所述金属为一切能够与银形成合金、 还原性比

Ag强能够自发氧化的金属， 且金属种类为一种或多种； 合金粉中银和其它金属 重量比例根据所需制备材料成份及后续加工要 求所需计算获得；合金粉和石墨粉 重量比例根据材料所需的疏松度计算获得；添 加剂含量根据待氧化的金属含量及 后续工艺所需计算获得， 且添加剂为 Bi、 In, Cu及稀土元素中的一种或多种。

第二步， 将第一步获得的粉体进行内氧化， 包括两步， 首先在空气气氛下脱 碳； 其次在氧气气氛下内氧化。

第三步，将第二步获得的内氧化后的粉体进行 过筛，然后将未能通过筛网的 大颗粒粉体置于高能球磨机中进行再加工， 然后再过筛。

第四步，将第三步获得的复合粉体和基体银粉 倒入混粉机中进行混粉，其中： 复合粉体和基体银粉重量比例根据所需制备材 料成份及纤维尺寸所需计算获得。

第五步， 将第四步获得的粉体进行冷等静压。

第六步， 将冷等静压获得的坯体进行烧结。

第七步， 将烧结获得的坯体进行热压。

第八步，将热压获得的坯体进行热挤压，得到 纤维状结构银基氧化物电触头 材料。

本发明上述方法制备的纤维状结构银基氧化物 电触头材料，具有明显的纤维 状排列的增强相 (氧化物)材料， 其中增强相 (氧化物)材料的纤维组织结构是由其 颗粒定向排列而成的，且增强相颗粒材料为一 种材料或多种材料混合物，取决于 第一步中银-金属-添加剂合金中的金属种类数� ��

本发明所采用方法与以往传统材料的机械合金 化结合大塑性加工变形，以及 单纯预氧化制备方法都有显著不同， 本发明采用的方法是： 首先对银 -金属 -添加 剂合金粉和石墨粉进行高能球磨，高能球磨使 合金粉和石墨粉在大能量碰撞碾压 得到细化,形成了均匀且超细的复合粉体;其次� ��球磨后的复合粉体进行内氧化， 在大气气氛下石墨粉将首先被氧化形成 co ₂ 气体， co ₂ 气体的排出使得粉体的结 构变得疏松， 疏松的结构在高压氧气气氛下有利于氧气进一 步扩散到粉体内部， 促进金属彻底的氧化，最终形成具有疏松结构 的银氧化物材料； 然后将有疏松结 构的粉体和基体 Ag粉按材料成分配方所需量进行均匀混合，依� ��进行冷等静压， 烧结， 热压， 热挤压。 在挤压过程中由于软化的基体 Ag的流动使得疏松结构粉 体的颗粒被缓慢拉开，并且沿着挤压方向定向 排列而成纤维状结构。此方法使得 材料结构中具有明显的纤维状增强相组织结构 ，其耐电弧烧蚀能力比单纯的颗粒 分散增强的相同材料体系触头材料提高 10-20%，沿挤压方向导电率提高 5-10%, 抗熔悍性提高 10-20%， 电寿命提高了 10-25%; 并且具有优良的加工性能适用于 规模化生产。 具体实施方式

以下对本发明的技术方案作进一步的说明，以 下的说明仅为理解本发明技术 方案之用， 不用于限定本发明的范围， 本发明的保护范围以权利要求书为准。

本发明提供上述纤维状结构的银基氧化物电触 头材料的制备方法，适用于通 常的纤维增强银基氧化物复合材料的制备，无 论在加工变形量大或小，及增强相 塑性和延展性差或好，都可以得到具有明显纤 维状结构的银基电触头材料， 且工 艺简单， 操作方便， 成本低廉， 对设备无特殊要求。

根据本发明方法得到的银基氧化物电触头材料 ， 具有明显的纤维状增强相 (氧化物)材料， 其中增强相 (氧化物)材料的纤维组织结构是由其颗粒定向� ��列而 成的，且增强相 (氧化物)材料为一种材料或多种材料混合物，� ��决于前期银 -金属 -添加剂合金粉中的金属的种类及配比。

本发明中， Ag-金属 -添加剂合金粉可以采用雾化处理后过筛得到� � 合金粉粒 度可以是 80目一 400目， 也可以采用其它现有能够获得的其他途径得到 。 本发明中， 设计的球磨、 内氧化、 过筛、 混粉、 冷等静压、 烧结、 热压以及 热挤压等步骤， 具体工艺操作的参数是可以选择的， 比如：

第一步中， 将 Ag-金属-添加剂的合金粉和碳粉均匀混合， 然后置于高能球 磨罐中进行球磨， 其金属为一切能够与银形成合金、 还原性比 Ag强能够自发氧 化的金属， 且金属种类为一种或多种； 添加剂为 Bi、 In、 Cu及稀土元素中的一 种多种。 其中参数可以采用： 合金粉中银和金属重量比例在 3-0.5之间； 石墨粉 占总重量比例在 0.5%-3%之间；添加剂金属含量根据其氧化物重� �不超过银基氧 化物中增强相 (除添加剂氧化物外的金属氧化物)的重量计算� ��得； 球磨转速在 180转 /分钟一 300转 /分钟之间； 球磨时间在 5-10小时； 球料比 (即球珠和粉体重 量比例)在 10-20之间。

第二步中， 将第一步获得的球磨后的粉体进行内氧化， 包括两步， 首先在空 气气氛下脱碳； 其次在氧气气氛下内氧化。其中参数可以采用 ： 空气气氛下氧化 温度在 250°C-700°C， 氧化时间在 5-15 小时之间； 高压氧气气氛下氧化温度在 300°C-70(TC之间； 氧化时间在 5-15小时之间， 氧压在 0.5MPa-3.5MPa。

第三步中，将第二步获得的内氧化后的粉体进 行过筛，然后将未能通过筛网 的大颗粒粉体置于高能球磨机中进行加工， 然后再过筛。其中参数可以采用： 球 磨转速在 180转 /分钟一 280转 /分钟之间； 球磨时间在 5-15小时； 球料比 （即球 珠和粉体重量比例)在 10-20之间； 所过筛目数在 100-400目之间。

第四步中，将第三步获得的复合粉体和银粉倒 入混粉机中进行混粉， 复合粉 体和基体银粉重量比例根据所需制备材料成份 所需计算获得。 其中参数可以采 用- 混粉机转速在 20转 /分钟一 40转 /分钟之间； 混粉时间在 2-6小时之间， 基 体银粉粒度在 50-400目之间。

第五步中， 将第四步获得的粉体进行冷等静压。其中参数 可以采用： 冷等静 压压强在 100-400Mpa之间。

第六步中， 将冷等静压获得的坯体进行烧结。其中参数可 以采用： 烧结温度 在 600°C-900°C之间； 烧结时间在 5-10小时之间。

第七步中， 将烧结获得的坯体进行热压。 其中参数可以采用： 热压温度在 600°C-85(TC之间； 热压压强在 200-700MPa之间； 热压时间为 5min-30min之间。

第八步中，将热压获得的坯体进行热挤压，得 到纤维状结构银基氧化物电触. 头材料。 其中参数可以采用： 坯体加热温度在 700-900°C之间； 挤压比在 60-400 之间， 挤压速度在 5-15cm/min之间； 挤压模具预热温度在 300-500°C之间。 以下通过具体应用的实施例来对本发明详细的 技术操作进行说明。

实施例一

以制备 AgSn0 ₂ (5)In ₂ 0 ₃ (5)触头材料为例

第一步， 获得 1262.5g 的 Ag-Sn-In合金粉末 (其中含有添加剂 262.5g的 In; 合金中 Ag和 Sn重量比例 3:1)， 粒度 400目。 将 Ag锭、 Sn锭和 In ₂ 0 ₃ 粉置于中 频感应炉中熔化成金属液体， 然后进行三级雾化处理， 把雾化好的银粉过 400 目筛。

第二步， 将第一步获得 Ag-Sn-In合金粉末和碳粉 37.88g均匀混合， 然后置 于高能球磨罐中进行球磨， 球磨转速在 300转 /分钟； 球磨时间 10小时； 球料比 为 10。

第三步中， 将第二步获得的球磨后的粉体进行内氧化。分 两步， 首先在空气 气氛下氧化 15小时， 氧化温度 300°C， 其次在氧气气氛下氧化 5小时， 氧化温 度 700°C， 氧压 0.5MPa。

第四步中，将第三步获得的内氧化后的粉体进 行过筛，未能通过筛网的大颗 粒粉体再重新返回到球磨机中进行加工， 然后再过筛。 球磨转速 200转 /分钟； 球磨时间 12小时； 球料比为 15; 所过筛目为 300目。

第五步， 将第四步获得的复合粉体和 200目银粉 4960g倒入 "V"型混粉机 中， 进行均匀混粉。 混粉时转速速度 40转 /分钟， 时间 6小时。

第六步， 将第三步获得的粉体装入直径为 9cm， 长度 20cm塑胶筒中， 进行 冷等静压， 冷等静压压强 100MPa。

第七步， 将第四步获得的冷等静压坯体进行烧结， 烧结温度 900°C， 烧结 5 小时。

第八步，将第五步获得的烧结坯体进行热压， 温度 850Ό，热压压强 300MPa， 热压时间 30分钟。

第九步， 将热压好的坯体进行热挤压， 热挤压温度 90(TC， 挤压比 300， 挤 压速度 5cm/min， 挤压模具预热温度 400°C。 本实施例最终获得具有明显 Sn0 ₂ 和添加剂氧化物 In ₂ 0 ₃ 纤维状结构的 AgSn0 ₂ (l 0)材料， 其中， Sn0 ₂ 和添加剂氧化物 In ₂ 0 ₃ 纤维状组织结构是分别由很 多细小的 Sn0 ₂ 颗粒和氧化物 In ₂ 0 ₃ 颗粒定向排列连接而成的。 获得的材料抗拉 强度为 288Mpa; 沿挤压方向电阻率为 2.8μΩ.(Μη _; 硬度为 87HV。 实施例二

以制备 AgCd012触头材料为例

第一步， 将 930g的 Ag-Cd-Cu (其中含有添加剂 30g的 Cu; 合金中 Ag和 Cd 重量比例 1:2)合金粉末 (粒度 80目)和 4.65g碳粉均勾混合， 然后置于高能球磨罐 中进行球磨， 球磨转速在 180转 /分钟； 球磨时间 10小时； 球料比 12。

第二步中， 将第一步获得的球磨后的粉体进行内氧化。分 两步， 首先在空气 气氛下氧化 5小时， 氧化温度 250°C， 其次在氧气气氛下氧化 5小时， 氧化温度 300 °C , 氧压 1.5MPa。

第三步中，将第二步获得的内氧化后的粉体进 行过筛，未能通过筛网的大颗 粒粉体再置于球磨机中进行加工， 然后再过筛。 球磨转速 280转 /分钟； 球磨时 间 5小时； 球料比 20， 所过筛目为 100目。

第四步， 将第三步获得的粉体和粒度为 400目的银粉 4691g—起倒入 "V" 型混粉机中， 进行均匀混粉。 混粉时转速速度 20转 /分钟， 时间 4小时。

第五步， 将第四步获得的粉体装入直径为 9cm， 长度 15cm塑胶筒中， 进行 冷等静压， 冷等静压压强 100MPa。

第六步， 将第五步获得的冷等静压坯体进行烧结， 烧结温度 750°C， 烧结 9 小时。

第七步，将第六步获得的烧结坯体进行热压， 温度 600°C，热压压强 200MPa， 热压时间 20min。

第八步， 将热压好的坯体进行热挤压， 挤压成片材， 热挤压温度 900°C， 挤 压比 300， 挤压速度 10cm/min， 挤压模具预热温度 300Ό。

本实施例最终获得具有明显 CdO纤维状结构的 AgCd012材料， 其中， CdO 纤维状组织结构是由很多细小的 CdO颗粒定向排列连接而成的。 获得的材料抗 拉强度为 292Mpa _; 沿挤压方向电阻率为 2.1μΩ.αη _; 硬度为 83HV。 实施例三

以制备 AgZnO(8)触头材料为例

第一步， 将 1063g的 Ag-Zn-Bi (其中含有添加剂 63g的 Bi; 合金中 Ag和 Zn 重量比例 1:1)合金粉末 (粒度 200目)和 10g碳粉均匀混合， 然后置于高能球磨罐 中进行球磨， 球磨转速在 300转 /分钟； 球磨时间 5小时； 球料比 15。

第二步中， 将第一步获得的球磨后的粉体进行内氧化。分 两步， 首先在空气 气氛下氧化 6小时， 氧化温度 700°C， 其次在氧气气氛下氧化 12小时， 氧化温 度 500°C， 氧压 lMPa。

第三步中，将第二步获得的内氧化后的粉体进 行过筛，未能通过筛网的大颗 粒粉体置于高能球磨球磨机中进行再加工， 然后再过筛。 球磨转速 180转 /分钟； 球磨时间 15小时； 球料比 10; 所过筛目数为 400目。

第四步,将第三步获得的复合粉体和粒度为 50目的银粉 6595g—起倒入" V" 型混粉机中， 进行均勾混粉。 混粉时转速速度 30转 /分钟， 时间 2小时。

第五步， 将第四步获得的粉体装入直径为 9cm， 长度 30cm塑胶筒中， 进行 冷等静压， 冷等静压压强 400MPa。

第六步， 将第五步获得的冷等静压坯体进行烧结， 烧结温度 600°C， 烧结 8 小时。

第七步，将第六步获得的烧结坯体进行热压， 温度 830°C，热压压强 700MPa， 热压时间 5min。

第八步， 将热压好的坯体进行热挤压， 热挤压温度 700°C， 挤压比 60， 挤压 速度 15cm/min, 挤压模具预热温度 500°C。

本实施例最终获得具有明显 ZnO纤维状结构的 AgZnO(8)材料， 其中， ZnO 纤维状组织结构是由很多细小的 ZnO颗粒定向排列连接而成的。 获得的材料抗 拉强度为 285Mpa; 沿挤压方向电阻率为 2.0μΩ.αη _; 硬度为 86HV。 实施例四

以制备 Ag-4ZnO-8Sn0 ₂ 触头材料为例

第一步， 将 950g的 Ag-Zn-Sn (其中含有添加剂 30g的 In和 20g的 Ce; 合金 中 Ag、 Zn和 Sn重量比例 1 :0.51:1)合金粉末 (粒度 200目)和 18g碳粉均匀混合， 然后置于高能球磨罐中进行球磨， 球磨转速在 280转 /分钟； 球磨时间 10小时； 球料比为 20。

第二步中， 将第一步获得的球磨后的粉体进行内氧化。分 两步， 首先在空气 气氛下氧化 6小时， 氧化温度 450°C， 其次在氧气气氛下氧化 15小时， 氧化温 度 500°C， 氧压 3.5MPa。

第三步中，将第二步获得的内氧化后的粉体进 行过筛，未能通过筛网的大颗 粒粉体置于高能球磨机中进行再加工， 然后再过筛。 球磨转速 280转 /分钟； 球 磨时间 15小时； 球料比为 20; 所过筛目数为 400目。

第四步， 将第三步获得的复合粉体和粒度为 300 目的银粉 4644g—起倒入 "V"型混粉机中， 进行均匀混粉。 混粉时转速速度 30转 /分钟， 时间 4小时。

第五步， 将第四步获得的粉体装入直径为 9cm， 长度 15cm塑胶筒中， 进行 冷等静压， 冷等静压压强 300MPa。

第六步， 将第五步获得的冷等静压坯体进行烧结， 烧结温度 800°C， 烧结 10 小时。

第七步，将第六步获得的烧结坯体进行热压， 温度 850°C，热压压强 700MPa, 热压时间 10min。

第八步， 将热压好的坯体进行热挤压， 热挤压温度 900°C， 挤压比 400， 挤 压速度 5cm/min， 挤压模具预热温度 500°C。

本实施例最终获得具有明显 ZnO和 Sn0 ₂ 纤维状结构的 Ag-4ZnO-8Sn0 ₂ 触 头材料材料， 其中， ZnO和 Sn0 ₂ 纤维状组织结构分别是由很多细小的 ZnO和 Sn0 ₂ 颗粒定向排列连接而成的。获得的材料抗 拉强度为 260Mpa; 沿挤压方向电 阻率为 2.2μΩ.(Μη; 硬度为 88HV。 以上所述仅为本发明的部分较佳实施例而已， 并非对本发明的技术范围做任 何限制，本发明还可以适用于其他成分配比的 纤维状结构银基氧化物复合材料的 制备。凡在本发明的精神和原则之内做的任何 修改， 等同替换和改进等， 均应包 含在本发明的保护范围之内。