[发明专利]一种TCO/Ag电接触材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种电接触材料。

背景技术

目前，低压电器用电触头材料主要是银基材料，即在银基体中添加弥散相制备的功能复合材料，主要包括Ag-MeO、Ag-C、Ag-Ni、Ag-W等四大类。这类材料可以保证低压电器在大气环境下的可靠服役，但同时消耗了大量的贵金属银。另外，目前综合性能最为优异的Ag-CdO材料，由于Cd的毒性很大，其应用在很大程度上受到限制。我国银资源缺乏，且银价格昂贵，因此开发节银环保电接触材料是现阶段低压电器用电触头材料发展的重要趋势和研究热点。

目前国内外的最新研究成果表明，在Ag-MeO体系中，最有希望代替Ag-CdO材料的是Ag-SnO₂、Ag-ZnO类氧化物改性银基材料体系。但在实际应用中出现了以下几个方面问题：（1）接触电阻不稳定。触头事前温升较好，但在电弧作用后会急剧下降，甚至出现不导通现象。（2）电寿命较低。与Ag-CdO材料相比，电寿命指标甚至出现数量级上的差异。（3）触头颜色不稳定。在制备工艺过程中，以及在服役过程中会出现发暗、发黑等颜色变化，影响产品的外在质量。这些问题的存在，使Ag-SnO₂、Ag-ZnO类银基材料的无法满足接触器类长寿命电器和新型低接触压力高容量电器的要求，限制了其进一步的推广和应用。

上述问题存在的主要原因在于，目前低压电器用Ag-MeO电接触材料设计没有考虑到第二相与基体之间的润湿性。具体说来，第二相选择上，研究者大都注重第二相的导电特性和抗烧蚀骨架作用，并没有对其与基体之间的润湿性开展研究。而润湿性对Ag-MeO触头的综合特性具有关键作用。如果银基体与第二相之间润湿性不好，首先影响到的是材料致密化程度，即难于获得低孔隙率致密材料。对于粉末冶金体来说，相对于无孔隙坯件，含2%孔隙率的坯件抗拉强度下降50%。其次，两相间润湿性差时，材料的第二相与基体之间相当于存在宏观缺陷，易于形成裂纹源。因而，这种第二相越弥散，材料抗损伤容限越低。第三，润湿性不良会导致接触稳定性下降。对应于Ag-SnO₂材料的研究表明，由于SnO₂等高稳定的氧化物与基体之间润湿性差，在熔池中难于弥散悬浮分布，从而逐步在触头表面富集，增大接触电阻，最终造成其制品温升过高及电寿命较低。因此，第二相与基体之间润湿性及其调控是低压电器用银基电接触材料设计的关键。

综上所述，由于第二相与基体之间润湿性差直接导致银基电接触材料接触电阻高、自灭弧能力低及致密度难以调控的问题，导致影响电器的服役寿命和可靠性，使其难以无法满足接触器类长寿命电器的要求。

发明内容

本发明是要解决现有技术中由于第二相与基体之间润湿性差直接导致银基电接触材料接触电阻高、自灭弧能力低及致密度难以调控的问题，提供了一种TCO/Ag电接触材料。

一种TCO/Ag电接触材料，按照质量百分数由8%~15%透明导电氧化物A、余量为银制成；或按照质量百分数由8%~20%透明导电氧化物B、余量为银制成；其中透明导电氧化物A为铝掺杂氧化锌、镓掺杂氧化锌、锑掺杂氧化锡或钼掺杂氧化锡中的一种；透明导电氧化物B为锡酸锌或锡酸镉。

一种TCO/Ag电接触材料的制备方法为：在搅拌条件下，将目标金属分别溶于质量浓度为16%~25%的硫酸中，得到金属硫酸盐溶液，按照电接触材料中各金属的质量百分数将各金属硫酸盐溶液混合；按照硫酸盐溶液中金属离子与质量浓度为15%的碳酸钠溶液中钠离子的物质的量之比为1：1，向硫酸盐溶液中加入质量浓度为15%的碳酸钠溶液，反应完全后静置、过滤，得到沉淀物；将沉淀物洗涤，真空干燥，再在温度为720℃-860℃条件下煅烧2h，冷却至室温过筛，得到混合粉末；将混合粉末压制成坯料，再在温度为860℃-930℃条件下烧结2h~4h，再采用热挤压变形工艺加工，得到一种TCO/Ag电接触材料。