[发明专利]银氧化锡电触头材料及其制备方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及银基电触头材料技术领域，具体为以铋、铜、锌、镍为添加剂的银氧化锡电触头材料及其制备方法。

(二)背景技术

作为环保型银氧化锡电触头材料，因具有优良的抗电弧侵蚀性、耐磨损性和更好的抗熔焊性而被广泛应用在各类低压电器上，以取代有毒的银氧化镉材料。

目前，银氧化锡电触头材料制备工艺主要分为内氧化法和粉末冶金法两大类。

粉末冶金法的制备工艺主要有两种：一种是采用银粉、氧化锡粉及添加剂混合，经等静压、烧结、挤压及后续相应加工制成产品；另一种是雾化法，采用雾化工艺制取含添加剂的银锡合金粉，经粉末氧化、等静压、烧结、挤压及后续相应加工制成产品。

内氧化工艺主要是通过将银锡合金或含添加剂的银锡合金熔炼并浇铸成银锡合金锭，经轧制、冲压成产品形状，再内氧化得到银氧化锡产品，或者经挤压、拉拔或轧制、高温高压内氧化、破碎、压型、再次挤压及后续加工制成铆钉或片状触头产品。

内氧化工艺生产的银氧化锡材料密度高、电阻率相对较低、电寿命长。银锡合金内氧化时，是将银锡合金在富氧环境下加热，通过氧在银基体中的扩散，在合金内部生成氧化锡颗粒，这种方法能够获得细小、弥散的氧化锡颗粒分布。其缺点在于：由于扩散机制材料往往形成中心贫氧化物区、晶界区域氧化锡颗粒聚集等，材料组织的这种不均匀现象导致材料性能降低且不稳定。另外，锡在氧化过程中，不可避免的形成致密的氧化膜，阻碍氧渗透到合金内部，使银锡合金难以氧化透彻，故形成未氧化的合金层。

目前，解决上述内氧化过程中的问题，主要是采用高温高压及添加其它元素的方法，破坏氧化膜来实现银锡合金的氧化。根据前人的研究，添加铟、铋、锑等金属元素对于促进银锡合金的氧化有明显的效果，其中贵金属铟作为添加剂不仅能促进银锡合金的氧化，还能改善银氧化锡材料的电性能，因而是合金内氧化法制造银氧化锡材料最普遍使用的添加剂。添加铟的合金内氧化法银氧化锡材料通常称为银氧化锡氧化铟材料。例如发明专利CN1167835A《银氧化锡氧化铟电触点用线材及其生产工艺》公开了一种含添加剂铟并采用高温(760℃～860℃)高压(4～6Kg/cm²)氧化的银氧化锡电触头用线材制造工艺，其所制造的银氧化锡氧化铟材料加工性能及电性能相对较好。但是，铟的添加量往往需要达到3～4％(％表示质量分数，下同)的含量才能产生最佳的效果，而贵金属铟的价格最高时是银价的数倍，即使是铟价下跌的现在，铟价仍远高于铋、铜、锌、镍等金属价格，这就使得银氧化锡氧化铟材料的材料成本明显高于普通不含铟的银氧化锡材料。因而银氧化锡氧化铟材料价格偏高，难以大量推广。

为此有大量有关不含贵金属铟的银氧化锡电触头材料的制备方案的研究。如申请号为200510032092.2的发明专利《银氧化锡触头材料的制造方法》公开了一种含镍、铜、铋等添加剂并采用粉末内氧化法制备银氧化锡材料的制备方法；申请号为200810059302.0的发明专利《银氧化锡/铜复合电触头及其制备方法》公开的电触头材料工作层是由银、氧化锡和混合稀土氧化物组成；申请号为200310120825.9的发明专利申请《电力机车用电触头材料及制备方法》公开的银基合金材料是银铜、银锡、银锌合金材料；申请号为200610045639.7的发明专利申请《一种银氧化锡电触头材料的制备方法》是以Sn0₂粉AgSn合金粉为原料；等等。这些方案均无需添加贵金属铟，降低了生产成本，但因为都是采用粉末冶金法压制成型，材料未经过挤压，所制备的材料密度、组织均匀性及加工性与内氧化挤压法加工的材料有一定差距。

申请号为90107574.4的发明专利《电接触材料的内氧化方法和由该方法生产的材料》公开的方案为：银锡合金添加了少量的锆，采用最大达20MPa的高压进行内氧化，该方法能够实现材料的完全氧化，但由于采用了高压氧化，对氧化设备提出了较高要求。同时，该方法采用热压及冲压加工成最终的产品形状后进行内氧化，使得材料内部仍存在贫氧化物区、晶界区域氧化锡颗粒聚集等组织不均匀现象，从而导致材料性能降低且不稳定。

总之，目前公知的有关内氧化法银氧化锡电触头材料及制备工艺，仍普遍存在生产成本偏高、材料组织均匀性差、材料性价比不高的缺点，难以适应当前对电触头材料日益提高的电气性能及成本要求。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种银氧化锡电触头材料，以铋、铜、锌、镍为添加剂，不用添加贵金属铟，材料成本较低，氧化物颗粒细小、分布均匀。