[发明专利]一种喷雾干燥制备银氧化锡电触头材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属基复合材料领域，具体涉及一种喷雾干燥制备银氧化锡电触头材料的方法。

背景技术

银氧化锡(AgSnO₂)触头材料虽具有较高的抗熔焊性和耐电弧侵蚀性，但在实际应用过程中仍存在以下不足：(1)在低压小电流情况下，AgSnO₂的抗电弧侵蚀能力不如AgCdO，AgSnO₂在AC1和AC4条件下具有很高的电寿命，但在AC3条件下其电寿命比AgCdO还低；(2)由于Ag与SnO₂的润湿性差，在电弧作用下Ag与SnO₂容易发生分离，SnO₂在触头表面发生聚集，使触头材料的接触电阻增大，温升提高，对触头材料的电气使用性能产生不利的影响；(3)SnO₂的高硬度、高脆性使AgSnO₂材料的塑性和延展性变差，加工异常困难，产品成品率低，导致成本增加。国内外的触头材料工作者经过大量的研究、试验认为，可通过同时采用以下两种办法解决上述问题：一是在AgSnO₂触头材料中添加如W、Mo、Bi、Cu、In等的一种或两种氧化物来提高AgSnO₂的加工性和电性能；二是从加工工艺上改进AgSnO₂的加工性和电性能。

常见的AgSnO₂触头材料的制备方法有合金内氧化法、粉末冶金法、反应喷射法(又称反应喷雾法)、化学共沉淀法、反应合成法、高能球磨法、纳米技术等，其中已获得实际商业应用的有内氧化法和粉末冶金法。西欧国家倾向于粉末冶金法，日本主要以合金内氧化法为主，但近年也积极研制粉末冶金法制品，这是由于内氧化法在制造过程中必须加入较大量的In元素以加快氧化的速度，而In在地球的存储量极少，导致其价格有时比Ag还高，其价格成本问题限制了合金内氧化制造工艺的发展。

粉末冶金工艺不受组元成分的限制，工艺简单，过程质量易于控制，相对于其它工艺制成的AgSnO₂触头材料，由于SnO₂质点较粗，材料硬度较低，塑性和延展性较好。但由于AgSnO₂中添加物的量一般小于2%，如何使其在AgSnO₂中弥散均匀分布是粉末冶金工艺需要解决的主要问题，最理想的状态就是添加物弥散均匀分布于SnO₂颗粒的内部或表面，使SnO₂和Ag充分润湿，从而大大提高AgSnO₂材料的加工性和电性能。

德国的DODUCO公司在二十世纪九十年代首先开发成功了“反应喷射法”制造AgSnO₂触头材料的新工艺。该工艺的特征是将含有所需元素(Sn和添加物元素如W、Mo、Bi、Cu等)的盐类化合物的水溶液喷射入一个热反应容器中进行热分解，水分快速蒸发形成水蒸气，雾滴中的盐类或氢氧化物微粒与容器中的水蒸气(约900℃)发生反应生成氧化物，从而获得粉末晶粒内各种组分弥散均匀分布的SnO₂掺杂颗粒，最后通过后续的与Ag粉混合、等静压成型、烧结、热挤压等粉末冶金工艺来制造AgSnO₂触头材料，从而大大提高AgSnO₂触头材料的加工性和电性能。采用“反应喷射法”工艺制造AgSnO₂触头材料，材料中的SnO₂含量和添加物的种类及含量均可在较大范围内变化，因此可根据不同的电器使用要求而有针对性地制造出不同SnO₂含量和不同添加物种类及含量的、组织细小弥散、均匀分布的AgSnO₂系列触头材料。但由于该工艺需要约900℃高温的反应喷射装置，对设备的要求比较高，应用受到一定限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种喷雾干燥制备银氧化锡电触头材料的方法。该方法采用喷雾干燥与焙烧相结合的独特工艺以制得含添加元素氧化物微粒均匀分布于SnO₂颗粒表面的掺杂粉末，降低了对喷射装置的要求，同时使制得的银氧化锡电触头材料具有较高的抗熔焊性和电寿命。

本发明所述的喷雾干燥制备银氧化锡电触头材料的方法，包括以下步骤：

1)取氧化锡粉末和含添加元素的盐类化合物加水配成水溶液，控制水溶液中氧化锡粉末的浓度为5～40wt%；

所述含添加元素的盐类化合物为选自偏钨酸铵、硝酸铜、七钼酸铵、硝酸铋、硝酸铟和硝酸锌中的一种或任意两种以上的组合；