[发明专利]一种梯度内氧化法制备银氧化锡氧化铟电接触材料的工艺方法及其材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种电接触材料技术领域，特别是银氧化锡氧化铟电接触材料，具体地说涉及一种梯度内氧化法制备银氧化锡氧化铟电接触材料的工艺方法及其材料。

背景技术

开关电器广泛运用于分断/闭合电路中的电压/电流，其可靠性直接影响整个系统的安全运行。目前广泛应用于继电器、接触器、负荷开关、中低压断路器以及家用电器、汽车电器等开关电器的主导电接触材料为银基复合材料，其中AgCdO电接触材料因具有优异的综合性能而获得了最广泛的应用。但由于镉的毒性，同时由于低压电器向小型化、长寿命、高可靠性方向的发展，AgCdO材料也暴露出抗熔焊性差、电弧侵蚀严重等缺点。银氧化锡材料是近年发展起来的一种环保型电接触材料，其抗熔焊性、耐电弧侵蚀性能优异，在银基电接触材料中最有希望全部取代有毒的AgCdO材料。因此世界各主要电接触材料生产厂家对银氧化锡接触材料的制备方法进行了广泛而深入的研究。

在银氧化锡材料中，以合金内氧化为代表的银氧化锡氧化铟材料，在灯载或容性负载下表现出很强的抗电流冲击能力；在直流灯载或电机负载下，具有低而稳定的接触电阻；同时在直流条件下，与AgCdO相比，其材料转移更少。银氧化锡氧化铟材料所拥有的这些卓越特性使其在直流开关电器，特别是汽车继电器上获得了极为广泛的应用。

目前银氧化锡氧化铟电接触材料的制备方法以日本的合金内氧化法为代表，该法是将银锡铟合金通过熔炼的方法制备成银锡铟合金的线材或片材，然后在高温高氧压气氛中使其内氧化，使锡及铟元素氧化成氧化物颗粒。

银锡铟合金的内氧化与银镉合金存在明显的不同。根据内氧化参数的不同，银锡铟合金在内氧化以后会在材料表面形成一层厚度在5～20微米左右的纯银层。纯银层的形成缘于以下原因：首先锡与铟元素在内氧化过程中氧化成相应的氧化物，造成氧化区体积膨胀，在氧化物颗粒与银基体间形成应力梯度分布；其次材料在高温下的蠕变。应力梯度促进银原子的扩散，高温蠕变降低材料内应力，二者的竞争协调的结果决定内氧化后是否产生表面纯银层。

银氧化锡氧化铟材料由于具有较高的抗高温蠕变性能而容易在内氧化后形成表面纯银层。表面银层在后续加工过程中若不去除，容易造成开关电器在工作过程中发生早期熔焊或瞬间粘连，对开关电器的可靠性造成严重影响。目前去除表面银层的方法一般是将内氧化后的线材或片材在一定浓度的硝酸溶液中酸洗溶解掉表面银层。该法会产生有毒的氮氧化物严重污染环境，同时增加了银耗，使工艺过程延长，增加了生产成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对当前现有技术现状，提供一种梯度内氧化法制备银氧化锡氧化铟电接触材料的工艺方法及其材料，该工艺生产效率高、周期短，能保证银锡铟合金材料在内氧化过程中不会在材料表面产生纯银层，从而避免了后续酸洗去除银层的过程，不会产生有毒有害物资，既环保又安全，并且材料具有良好的加工成型性， 易于再次加工制造。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种梯度内氧化法制备银氧化锡氧化铟电接触材料的工艺方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：按重量百分比取6％～12％的Sn锭或氧化锡SnO2，3％～6％的In锭或氧化铟，0％～1％的Cu、Bi、Sb、Te、Co、Ni、W中的一种或多种合金元素或氧化物，82％～91％为银，在中频炉中熔炼成银锡铟合金锭；

步骤2：将上述熔炼成的银锡铟合金锭进行车削加工去除表面杂质及油污；

步骤3：将去除表面杂质及油污后的金锭在一定挤压温度和挤压比下挤压拉拔成合金线材线材或挤压轧制成合金片材；

步骤4：将上述拉拔后的线材在切断机上切断成长度为10毫米～15毫米的线段，或将合金片材经多次轧制后破碎成合金碎片；

步骤5：将切断好的合金线段或合金碎片依次经常压升温内氧化、低压内氧化、中压内氧化和高压内氧化四个阶段的合金梯度内氧化处理；

步骤6：将内氧化处理后的合金线段或合金碎片经检测清洗后冷压成型，然后在850℃～920℃烧结。

步骤7：将烧结后的合金线段或合金碎片在一定温度和挤压比下再次挤压，线材经拉丝后制备成各种规格的线材产品或片材经轧制落料后制备成尺寸的片材产品

所采取的进一步技术措施还包括：

上述的步骤3中挤压温度为650℃～800℃，挤压比为220～300，合金线材线材经多次拉拔后线材尺寸为φ0.90毫米～1.55毫米。

上述的步骤5中常压升温内氧化为在炉温到达780℃时将银锡铟合金炉料装入内氧化炉，冲入1atm纯氧气，保温30min～45min。