[发明专利]高能球磨法促进Ag-Sn合金粉氧化的方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及金属基复合材料领域，具体涉及一种通过高能球磨法促进Ag-Sn合金粉氧 化，以制得高含量Sn的Ag-SnO₂复合材料的方法。

(二)背景技术

银氧化锡(Ag-SnO₂)是以SnO₂颗粒为第二相的Ag基复合材料，具有无毒环保，良好 的抗熔焊及耐电弧烧损性能，是最有希望替代有毒材料银氧化镉(Ag-CdO)的新型电触头 材料，在大容量接触器、功率继电器、中小容量低压断路器以及汽车电器中得到了广泛应用。

目前，广泛使用的Ag-SnO₂触头材料，主要采用合金内氧化法和粉末冶金法生产。内 氧化法是将Ag同添加金属熔炼成合金，然后在加工成型之前或之后在氧气气氛中加热到足 够高的温度，保温一段时间，使金属氧化。但是，当Sn含量大于5wt％时，Ag-Sn合金却很 难氧化，这主要是由于Ag-Sn合金表面形成了一层致密的氧化物膜，阻止了氧原子向合金 内部的扩散；粉末冶金法制备Ag-SnO₂材料，是将Ag和SnO₂及其添加元素放入混料机中， 进行不同时间的滚动混粉，使原料粉末充分混合，然后放入模具中冲压成形、烧结，成为使 用触点的成型方法，此法具有工艺简单、成本低、元素含量可控的优点。但由于Ag粉和SnO₂粉自身的原始晶粒边界难以消除，致使材料后续加工性能急剧恶化，材料成品率下降。

预氧化合金法是一种在合金内氧化工艺和粉末冶金工艺结合基础上，新发展的制造 Ag-SnO₂触头材料的先进工艺方法。其主要内容，是先将Ag-Sn合金粉氧化，然后再进行粉 末冶金。所得到的材料具有内氧化法和粉末冶金法的优点，用合金粉末预氧化法生产的 Ag-SnO₂材料，SnO₂颗粒在Ag基体中高度分散，组织均匀，材料的耐磨性和抗熔焊性都有 很大提高。但是，在不加入促氧化剂In等元素的情况下，高含量Sn的银锡合金粉仍难以在 高压氧下被完全氧化，而In存储量极少，价格高，导致其生产成本的增加，限制了预氧化 合金法的进一步发展。因此，需要对其进行进一步的工艺改进。

(三)发明内容

本发明的目的是提供一种高能球磨法促进Ag-Sn合金粉氧化的方法，该方法绿色环保， 成本低，操作简单，且所采用的原料Ag-Sn合金中Sn的重量百分数可高达12％。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案。

一种高能球磨法促进Ag-Sn合金粉氧化的方法，所述方法按如下步骤进行：

(1)球磨：将Ag-Sn合金粉末和球体加到球磨罐中，再将球墨罐置于球磨机中，通入 保护气体，在转速为170～250rpm条件下进行球磨5～20h；所述Ag-Sn合金粉末中，Ag的重 量百分数为88％～99％；Sn的重量百分数为1％～12％；

(2)氧化：将经过步骤(1)球磨的Ag-Sn合金粉末放入氧化炉中，在氧压为1～2MPa， 温度为500～700℃的条件下进行氧化20～110h(优选70～110h)，即得氧化产物Ag-SnO₂复合 材料粉末。

进一步，本发明可通过将步骤(2)所得氧化产物再次重复进行步骤(1)和步骤(2) 的球磨、氧化，重复操作1～10次后得氧化产物Ag-SnO₂复合材料粉末，使合金中的Sn得 到充分的氧化，优选重复次数为1～3次。

本发明中，原料Ag-Sn合金粉末可采用本领域常规的雾化制粉法制得，具体为：将金 属Ag和金属Sn加热至熔融，得到金属熔体，然后采用高压高速气流将金属熔体击碎，冷 却后即得Ag-Sn合金粉末。

本发明所述的步骤(1)中，推荐所述的球磨机采用玛瑙球体、玛瑙球磨罐和行星式球 磨机，并且球磨过程中采用正反15min交替旋转的方式。

步骤(1)中，优选所述球体和Ag-Sn合金粉末的球料质量比为10～15：1。

步骤(1)中，所述的保护气体可以为：氮气、氩气等惰性气体。

具体的，推荐本发明所述方法按如下步骤进行：