[发明专利]一种MAX@M复合电触头增强相材料、复合电触头材料及制备方法

说明书

本发明公开一种MAX@M复合电触头增强相材料、复合电触头材料及制备方法，为表面包覆金属纳米颗粒的MAX@M，其内核为三维材料MAX相，外壳为表面包覆的金属纳米颗粒；采用本发明通过在MAX相表面敏化生成MXene材料，活化后用化学镀法在其表面包覆金属纳米颗粒制备表面包覆金属纳米颗粒的MAX@M复合电触头增强相材料；增强相材料与低压电触头Ag基复合后，有效解决了Ag‑MAX间存在的界面反应与扩散问题，且化学镀法工艺方便，技术成本低廉，可实用性强；使用表面包覆金属纳米颗粒的MAX@M作为低压电触头电接触材料增强相时，增强相含量占复合材料比例最高可达50wt％，节银效果明显且可以大幅提高复合材料基本性能。

技术领域

本发明涉及电触头材料技术领域，具体涉及一种MAX@M复合电触头增强相材料、复合电触头材料及制备方法。

背景技术

电触头在低压配电设备元件中大量使用，如继电器、断路器、接触器、保护开关等，是低压电器系统进行电接触动作的主要执行器件，达到对电流的控制与保护的功能目的。理想的低压电器用电触头材料除了要具有良好的导电导热性能，稳定承载电流同时，还要能抵抗电接触服役过程中的机械冲击和电弧侵蚀破坏。当前低压开关用电触头材料主要以银基复合材料为代表，其中Ag/CdO电接触性能突出，被誉为“万能触头”，长期占据市场主导地位。但是在工作过程中产生有毒Cd蒸汽，危害较大。因此低压电触头材料领域亟需寻找Ag/CdO的替代品。

现有无Cd银基电触头材料中，SnO₂目前使用较为广泛，其抗熔焊、抗材料转移等性能优良。但SnO₂作为电接触材料增强相时，一方面与Ag基体润湿性和结合性较差，降低了Ag/SnO₂导电性，工作时接触电阻与温升较大，另一方面SnO₂硬度高，导致Ag/SnO₂复合材料脆性增加，加工性能下降。Ag/Ni接触电阻低而稳定，节银效果较好(最高质量分数可大40％)。但是大电流工作状态下，Ag/Ni抗熔焊性能差，材料转移大，应用有限。Ag/C导电导热性能良好、抗电弧侵蚀能力强，但工作时触头表面的C在温度升高时易被氧化形成富碳层，导致服役后期融焊趋势增大降低工作性。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种MAX@M复合电触头增强相材料，为表面包覆金属纳米颗粒的MAX@M，其内核为三维材料MAX相，外壳为表面包覆的金属纳米颗粒。

较佳的，所述MAX相材料为Ti₃SiC₂、Ti₃AlC₂、Ti₂AlC、Ti₂PbC、Ti₂SnC、Ti₂SiC、V₂AlC、Cr₂AlC、Cr₂GaC、Nb₂AlC、Ta₄AlC₃、NbAlC₃、TiAlN中的一种，外壳为Cu或Ag的纳米金属颗粒，通过活性MXene位点包覆在所述MAX相材料表面。

较佳的，所述活性位点MXene为Ti₃C₂、Ti₂C、V₂C、Cr₂C、Nb₂C、Ti₂N、Ta₄C₃、Nb₄C₃中的一种。

较佳的，一种复合电触头材料，为Ag/MAX@M，以所述的复合电触头增强相材料和Ag粉制备获得。

较佳的，一种所述复合电触头增强相材料的制备方法，包括步骤：