[发明专利]一种银基低压触点材料

说明书

技术领域

本发明涉及触点材料技术领域，具体涉及一种银基低压触点材料及其制备方法。

背景技术

触点材料是一种广泛应用的基础性电器元件，负担接通、断开负载电路电流的任务，其品质决定了低压电器元件的开断能力和电接触电路的可靠性。目前，低压电器中广泛采用的主要是银-氧化物触点材料。但是传统银氧化物触点材料在使用中随着开断次数的增加接触电阻、温升增加，触点材料失效严重。根据低压电器发展要求及低压电器使用条件，理想的低压电器发展要求及低压触点的使用条件，理想的低压触点材料必须满足一下基本要求：(1)良好的导电性能；(2)合适的硬度；(3)良好的加工和焊接性能；(4)稳定的接触电阻；(5)优良的抗电弧侵蚀性能。

常用的低压触点材料主要有：Ag-CdO、Ag-SnO₂、Ag-Ni等，但是这些传统的材料已经不能满足低压电器的发展和性能要求。Ag-CdO触点材料使用过程中释放出有毒的Cd蒸汽；Ag-SnO₂触点材料由于液态Ag和SnO₂粒子的润湿性差，在低压电器使用过程中，触点材料的接触电阻和温升增大，材料的使用寿命降低；Ag-Ni触点材料的抗电弧侵蚀能力不足等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种银基低压触点材料，该低压触点材料具有高导电、高硬度、低接触电阻、低温升以及可加工性良好的特性，解决了现有技术存在的问题。

为了达到上述的发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种银基低压触点材料，其包括石墨烯材料以及填充于石墨烯材料中的金属银材料；其中，所述石墨烯材料的体积占该低压触点材料总体积的30％以下，余量为所述金属银材料。

优选地，所述石墨烯材料的体积占该低压触点材料总体积的5～20％，余量为所述金属银材料。

优选地，所述石墨烯材料通过化学气相沉积工艺制备获得，其层数为1～10层，面积为1～2000μm²。

优选地，所述金属银材料中含有Cu、W、La、或Bi元素中的一种或两种以上，其体积含量占所述金属银材料总体积的0.05～1％。

优选地，所述金属银材料中含有Fe、Ni或Co元素中的一种或两种以上，其体积含量占所述金属银材料总体积的0.05～0.5％。

如上所述的新型银基低压触点材料的制备方法，其中，包括步骤：S1、通过化学气相沉积工艺制备获得所述石墨烯材料；S2、将所述金属银材料加热熔化；S3、将熔体状的金属银材料填充到所述石墨烯材料中，获得所述银基低压触点材料。

本发明的效果是：通过将金属银材料填充到石墨烯材料中获得银/石墨烯复合触点材料，由于石墨烯具有优良导电能力，该触点材料的电导率大幅提高；石墨烯具有高硬度和高熔点的特性，触点材料的硬度大幅提高，同时解决低压触点材料抗电弧侵蚀能力不足的问题；另外，石墨烯具有优良的变形能力，触点材料的塑性变形能力大幅提高。

具体实施方式

如前所述，本发明的目的是为了解决传统的低压触点材料存在的问题，提供了一种新型银基低压触点材料，该新型银基低压触点材料包括石墨烯材料以及填充于石墨烯材料中的金属银材料；其中，所述石墨烯材料的体积占该低压触点材料总体积的30％以下，余量为所述金属银材料。其中，比较优选层数为1～10层，面积为1～2000μm²范围内的石墨烯材料。

该新型银基低压触点材料的制备方法包括步骤：S1、通过化学气相沉积工艺制备获得所述石墨烯材料；S2、将所述金属银材料加热熔化；S3、将熔体状的金属银材料填充到所述石墨烯材料中，获得所述银基低压触点材料。

石墨烯是世界上最坚硬的材料(杨氏模量1.7TPa),熔点超过2000℃，具有良好的导热性(5000W/(m.k))和导电性能。同时，其独特的结构使其具有完美的量子霍尔效应、独特的量子隧道效应和双极电场效应等特殊的性质。由于石墨烯具有优异的性能，极大的比表面积和较低的生产成本(相对于碳纳米管),非常适用于开发高性能的复合材料。石墨烯各碳原子之间的连接非常柔韧，当施加外部机械载荷时，碳原子面就会弯曲变形来适应外力，而不必使碳原子重新排列，这样就保持了结构的稳定。石墨烯中的电子在轨道中运动时，不会因晶格缺陷或掺杂原子而发生散射。由于原子间作用力较强，即使在常温下周围碳原子间发生挤撞，石墨烯中电子受到的干扰也非常小。