[发明专利]氧化铜掺杂银氧化锡复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及银基金属材料技术领域，尤其是涉及一种低压电接触材料。

背景技术

银基电接触材料具有较好的导电、导热和电接触性能，是低压电器开关、断路器、仪器仪表的核心部件，担负着电流的通断，其性能直接影响到电器系统的正常使用。传统的银基电接触材料为银氧化镉复合材料，由于其生成和使用过程会产生重金属镉而逐渐被禁止使用。

银氧化锡复合材料是一种以Ag为基体、SnO₂为第二相的金属基复合材料，环保型好，具有较强的抗熔焊和耐电弧侵蚀性能，其作为电接触材料逐步在电器领域得到广泛应用，有望取代银氧化镉。

然而，银氧化锡复合材料在制备时，银与氧化锡间不润湿，界面属于机械结合，会导致复合材料脆性大，加工困难，特别是导电性能随着氧化锡含量的增加而明显下降，而且在电弧侵蚀过程易引起氧化锡富集，温升高。为增加银与二氧化锡之间的润湿性，添加氧化铜是一种有效手段，但目前的技术仅限于直接混合氧化铜粉末。

银氧化锡电接触材料的成熟的制备方法主要有内氧化法和粉末冶金法，均已实现工业化生产。粉末冶金法是将组分制成粉末，经混合后，成形烧结。内氧化法是首先把组分按配比熔炼成合金，经加工成型后进行内氧化处理。两种方法中均存在氧化铜与二氧化锡在复合材料中分布不均匀的问题，尤其是氧化铜的含量较低，其能否在复合材料中均匀分布，对材料的性能提升至关重要。粉末冶金法中氧化铜粉末用量少，其混粉效率低、均匀性差，容易引起微观组织不均匀，使材料性能受到影响，如加工性能差，容易在复合材料边部出现裂纹。而内氧化法中由于氧在合金内部扩散困难,常会造成氧化不均匀，产生贫氧化带，材料内部组织不均，影响产品的稳定性和使用寿命。氧化铜的分布不均以及材料内部组织不均匀，造成氧化铜掺杂银氧化锡电接触材料仍存在均匀性和加工性能较差、电阻率较高的缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种氧化铜掺杂银氧化锡复合材料及其制备方法，该复合材料具有微观组织均匀、加工性能好、电阻率低等优点，适于电接触材料，具有良好的稳定性和长的使用寿命。其制备方法具有简便易行，生产效率高、无环境污染的优点。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：氧化铜掺杂银氧化锡复合材料，所述复合材料为含有氧化锡和氧化铜的银基复合材料，由原料粉体烧结制成，所述氧化铜为氧化铜前驱体在所述复合材料的烧结工艺中原位生成。

进一步地，所述复合材料的成分按重量百分比包括4.9-18.5％氧化锡和0.1-1.5％氧化铜，余量为银。

前述氧化铜掺杂银氧化锡复合材料的制备方法，包括：

制备银铜复合体，

以及将银铜复合体与氧化锡粉混合，再压制成型，烧结；

所述银铜复合体包括银粉，以及包覆在银粉表面的氧化铜前驱体。

所述氧化铜前驱体为铜离子与表面活性剂的络合物，所述表面活性剂含有巯基，所述表面活性剂能够通过巯基与银形成化学键，使得所述络合物包覆在银粉表面。

作为优选，所述表面活性剂为巯基乙酸或巯基乙胺。

进一步地，银铜复合体的制备方法为，将银粉与所述表面活性剂的溶液、Cu²⁺盐溶液混合反应，得到银铜复合体前驱体，其经清洗干燥后，在真空环境退火，制得银铜复合体，为粉末状。Cu²⁺盐为硝酸铜、氯化铜或硫酸铜等铜盐。

作为优选，所述表面活性剂与Cu²⁺的摩尔比为10:1。

所述银粉的粒度范围为50纳米至200目。

进一步地，所述银铜复合体前驱体清洗后于60^oC干燥，在250^oC真空退火。

进一步地，所述烧结温度控制在750-850^oC。

所述烧结完成后，还包括对烧结产物进行复压和复烧；所述复压的压力高于前次压制成型的压力，所述复烧的温度低于前次烧结的温度。