复合电接触材料及其制备方法

摘要

一种复合电接触材料及其制备方法，方法是：1、将银粉与添加物粉末混合均匀，用无水乙醇将混合粉末调制成浆状，并分散；2、以铜基材料或不锈钢作基材，将混合粉末浆刷涂在基材上，烘干然后置于保护气氛中进行初烧结并保温；3、冷却后继续在基材上刷涂混合粉末浆，并进行再烧结并保温；4、重步骤3的过程，然后冷加工或热加工；5、经冷或热加工后的材料置于惰性气体保护气氛中进行终烧结，并保温；添加物是镍、稀土、稀土氧化物、氧化镉、氧化锌、氧化锡、氧化铟、碳化钨、碳化硼、金刚石、石墨中的一种或任何组合。本发明使银合金与铜基材料或不锈钢材结合强度提高，导电性得到增强。解决了银合金由于脆性而无法采用常规方法复合的缺点。

权利要求

1.复合电接触材料制备方法，其特征在于：

（1）将银粉与添加物粉末按一定比例混合均匀，制成混合粉末，用无水乙醇或蒸馏水将混合粉末调制成浆状，并在超声波分散仪中分散5分钟；

（2）以铜基材料或不锈钢作基材，将混合粉末浆刷涂在基材的一面上，在105℃烘干

0.5～1小时，然后置于惰性气体的保护气氛中进行初烧结，初烧结温度为700℃～960℃，保温时间为5～30分钟；

（3）冷却后继续在基材的该面上刷涂混合粉末浆，并进行再烧结，再烧结温度为650～

780℃，保温时间5～30分钟；

（4）重复步骤（3）的过程，直至达到复合接触材料银合金规定厚度；然后冷加工或在惰性气体保护气氛下热加工，使之达到规定厚度，并提高表面粗糙度；

（5）经冷或热加工后的材料置于惰性气体保护气氛中进行终烧结，终烧结温度为

700～780℃，保温时间为15～30分钟；

其中，所述的添加物是镍、稀土、稀土氧化物、氧化镉、氧化锌、氧化锡、氧化铟、碳化钨、碳化硼、金刚石、石墨中的一种或任何组合；添加物在混合粉末中的重量百分数为0.5～

30％。

2.根据权利要求1所述的一种复合电接触材料制备方法，其特征在于：步骤（3）每次涂刷所采用的混合粉末浆中的银粉与添加物重量比是相同的或者是不同的；

3.根据权利要求1所述的一种复合电接触材料制备方法，其特征在于：步骤（3）每次刷涂所采用的混合粉末浆中的银粉与添加物比例不同时，能够制成梯度复合电接触材料。

4.根据权利要求1所述的一种复合电接触材料制备方法，其特征在于：所述的稀土是镧、铈、镝、镱、钐中的一种或任何组合，稀土氧化物是镧、铈、镝、镱、钐的氧化物中的一种或任何组合。

5.根据权利要求1、2或3所述的一种复合电接触材料制备方法，其特征在于：所述的银粉和添加物的粒径为0.2～5μm。

6.根据权利要求1所述的一种复合电接触材料制备方法，其特征在于：所述的铜基材料含有重量百分数为0.1～5％的金刚石、石墨、稀土、锆、铝、铌、钨、碲中的一种或任何组合，所述的铜基材料采用熔炼或粉末冶金法制成。

7.根据权利要求1所述的一种复合电接触材料制备方法，其特征在于：所述的铜基材料或者是纯铜。

8.一种按照权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的一种复合电接触材料制备方法制得的一种复合电接触材料。

说明书

复合电接触材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明申请涉及一种电接触材料及其制备方法，具体说就是银合金-铜基材料或银合金-不锈钢复合电接触材料的生产方法。

背景技术

[0002] 目前接触器、断路器等所用触头主要为银基合金，每年需要消耗大量的白银。为了节约用银量，银铜复合电接触材料就应运而生，节省了大量的白银。但以往的复合技术多采用冷、热轧制法，爆炸法等将银合金板材与铜或铜合金板材结合起来，这种方法对银合金的加工性要求很高，很多银合金材料的脆性决定了无法进行复合，这就使复合电接触材料的生产具有极大的局限性，限制复合触头的大量应用。此外，能够进行复合的银合金成份的均一性也使其功能受到一定影响，无法兼顾机械与电气性能。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种复合电接触材料生产方法，它能满足任何银合金与铜基材料、不锈钢基材料的复合，从而节省大量的白银，并能大大提高电性能。

[0004] 本发明的目的是这样实现的：

[0005] 一种复合电接触材料生产方法，如下：

[0006] （1）将银粉与添加物粉末按一定比例混合均匀，制成混合粉末，用无水乙醇或蒸馏水将混合粉末调制成浆状，并在超声波分散仪中分散5分钟；

[0007] （2）以铜基材料或不锈钢作基材，将混合粉末浆刷涂在基材的一面上，在105℃烘干0.5～1小时，然后置于惰性气体的保护气氛中进行初烧结，初烧结温度为700℃～960℃，保温时间为5～30分钟；

[0008] （3）冷却后继续在基材的该面上刷涂混合粉末浆，然后进行再烧结，再烧结温度为650～780℃，保温时间5～30分钟；

[0009] （4）重复步骤（3）的过程，直至达到复合接触材料银合金规定厚度；然后冷加工或在惰性气体保护气氛下热加工，使之达到规定厚度，并提高表面粗糙度；

[0010] （5）经冷或热加工后的材料置于惰性气体保护气氛中进行终烧结，强化银合金及与铜基材料或不锈钢材料的结合，并消除加工应力，终烧结温度为700～780℃，保温时间为15～30分钟；

[0011] 其中，所述的添加物的是镍、稀土、稀土氧化物、氧化镉、氧化锌、氧化锡、氧化铟、碳化钨、碳化硼、金刚石、石墨中的一种或任何组合；添加物在混合粉末中的重量百分数为0.5～30％。

[0012] 本发明还具有如下特征：

[0013] 1、步骤（3）每次涂刷所采用的混合粉末浆中的银粉与添加物重量比是相同的或者是不同的；

[0014] 2、步骤（3）每次刷涂所采用的混合粉末浆中的银粉与添加物比例不同时，能够制成梯度复合电接触材料。

[0015] 3、所述的稀土是镧、铈、镝、镱、钐中的一种或任何组合，稀土氧化物是镧、铈、镝、镱、钐的氧化物中的一种或任何组合。

[0016] 4、所述的银粉和添加物的粒径为0.2～5μm。

[0017] 5、所述的铜基材料含有重量百分数为0.1～5％的金刚石、石墨、稀土、锆、铝、铌、钨、碲中的一种或几种的任何组合，所述的铜基材料采用熔炼或粉末冶金法制成。

[0018] 6、所述的铜基材料或者是纯铜。

[0019] 用本发明提供的方法较之以往的银合金-铜基材料、银合金-不锈钢复合方法，由于银合金与铜基材料或不锈钢材料之间为完全的冶金结合，结合强度大大提高，导电性等物理性能也得到增强。同时由于没有大变形量的加工，解决了银合金由于脆性而无法采用常规方法复合的缺点，从而扩大了复合的应用范围，这对于电接触材料节银具有重要意义。

[0020] 另外，本发明所提供的方法由于银合金的冷加工变形量减小，减小了银合金颗粒的各向异性，实现了银合金的微量可控，从而实现了银合金的精细制造。更为重要的是，本发明所提供的方法由于采用多次刷涂、烧结的方式，每次刷涂可以改变银粉与添加物比例，从而可以制造出具有梯度成份分布、同时兼顾机械、物理和电气性能的复合电接触材料。

具体实施方式

[0021] 在本发明中，添加物是镍、稀土、稀土氧化物、氧化镉、氧化锌、氧化锡、氧化铟、碳化钨、碳化硼、金刚石、石墨中的一种或几种的任何组合，均可使用本发明的生产办法，并收到相同的效果。

[0022] 在本发明中，铜基材料可以含有金刚石、石墨、稀土、锆、铝、铌、钨、碲中的一种或几种的任何组合，，均可使用本发明的生产办法，并收到相同的效果。

[0023] 实施例1：

[0024] 银-金刚石/铜-金刚石复合电接触材料(单一添加物)

[0025] （1）将98.7kg电解铜粉与1.3kg金刚石粉经混合、制锭、烧结、热挤压、冷轧制等工序，制成厚度为1.0mm的板材，选定一面作为复合面。

[0026] （2）将9.95kg的平均粒径为1～1.5μm银粉与相同粒径的0.05kg镍粉混合均匀，加入1L蒸馏水搅拌并在超声波分散仪中分散5分钟，制成银合金浆。

[0027] （3）将银合金浆均匀的刷涂在经表面清洁处理后的铜基板材复合面上，刷涂厚度为10～15μm，在105℃下烘干，烘干的作用在于除去水分并固化银镍合金浆。

[0028] （4）将烘干后的板材，摆放在专用的架子上，放入烧结炉内在氩气保护下进行初烧结。初烧结温度为870℃，保温时间为15分钟。初烧结的目的在于改变基材复合面的状态，有利于下一阶段的复合。

[0029] （5）冷却后继续将银合金浆均匀的刷涂在铜基板材复合面上，刷涂厚度为10～15μm，在105℃下烘干。

[0030] （6）将烘干后的板材，摆放在专用的架子上，放入烧结炉内在氩气保护下进行再烧结。再烧结温度为700℃，保温时间为20分钟。再烧结的目的在于将银合金中各成份之间，银合金与基材之间在低于主要组分熔点的温度下形成冶金结合，提高联结强度。

[0031] (7) 重复(5)和(6)步骤，直到将全部银合金浆刷完或达到规定银合金厚度。

[0032] (8) 将复合板材冷轧，轧制所需要厚度。

[0033] (9) 将经冷轧制后复合材料进行终烧结，终烧结温度为750℃，保温时间为20分钟。终烧结的目的在于强化银合金各成份以及基材之间的结合强度，并消除加工应力。

[0034] 实施例2：

[0035] 梯度银-镍/不锈钢复合电接触材料的生产(梯度材料)

[0036] （1）将不锈钢板轧制成厚度为1.0mm的板材，选定一面作为复合面。

[0037] （2）将1.8kg、1.7kg、1.6kg、1.5kg、1.4kg平均粒径为1～1.5μm银粉与同样粒径的0.2kg、0.3 kg 、0.4kg、0.5kg、0.6kg镍粉分别混合均匀，制成5份镍含量分别为10%、15%、20%、25%、30%的银镍合金粉，分别加入200mL无水乙醇搅拌并在超声波分散仪中分散5分钟，制成5份银镍合金浆。

[0038] （3）先将镍含量为10%银镍合金浆均匀的刷涂在经表面清洁处理后的不锈钢复合面上，刷涂厚度为10～15μm，在105℃下烘干。

[0039] （4）将烘干后的板材，摆放在专用的架子上，放入烧结炉内在氩气保护下进行初烧结。初烧结温度为700℃，保温时间为30分钟。

[0040] （5）冷却后将镍含量为15%银镍合金浆均匀的刷涂在板材复合面上，刷涂厚度为10～15μm，在105℃下烘干。

[0041] （6）将烘干后的板材，摆放在专用的架子上，放入烧结炉内在氩气保护下进行再烧结。再烧结温度为650℃，保温时间为20分钟。

[0042] (7) 重复(5)和(6)步骤，按镍含量由低到高的顺序分别将含镍量为20%、25%、30%的银镍合金浆刷涂在不锈钢复合面上。从而形成银镍合金层中镍含量从复合面开始依次升高的梯度复合材料。

[0043] (8) 将复合板材冷轧，轧制所需要厚度。

[0044] (9) 将经冷轧制后复合材料进行终烧结，终烧结温度为700℃，保温时间为30分钟。

[0045] 实施例3：

[0046] 银-镍-石墨-镧/铜-金刚石-银复合电接触材料的生产(复合添加物)

[0047] （1）将97.7kg电解铜粉与1.3kg金刚石粉、1kg银粉经混合、制锭、烧结、热挤压、冷轧制等工序，制成厚度为1.6mm的板材，选定一面作为复合面。

[0048] （2）将8.2kg的平均粒径为1～1.5μm银粉与相同粒径的1.2kg镍粉、0.4kg石墨粉、0.2kg镧粉混合均匀，加入1L蒸馏水搅拌并在超声波分散仪中分散5分钟，制成银合金浆。

[0049] （3）将银合金浆均匀的刷涂在经表面清洁处理后的铜基板材复合面上，刷涂厚度为10～15μm，在105℃下烘干，烘干的作用在于除去水分并固化银镍合金浆。

[0050] （4）将烘干后的板材，摆放在专用的架子上，放入烧结炉内在氩气保护下进行初烧结。初烧结温度为960℃，保温时间为5分钟。初烧结的目的在于改变基材复合面的状态，有利于下一阶段的复合。

[0051] （5）冷却后继续将银合金浆均匀的刷涂在铜基板材复合面上，刷涂厚度为10～15μm，在105℃下烘干。

[0052] （6）将烘干后的板材，摆放在专用的架子上，放入烧结炉内在氩气保护下进行再烧结。再烧结温度为780℃，保温时间为5分钟。再烧结的目的在于将银合金中各成份之间，银合金与基材之间在低于主要组分熔点的温度下形成冶金结合，提高联结强度。

[0053] (7) 重复(5)和(6)步骤，直到将全部银合金浆刷完或达到规定银合金厚度。

[0054] (8) 将复合板材冷轧，轧制所需要厚度。

[0055] (9) 将经冷轧制后复合材料进行终烧结，终烧结温度为780℃，保温时间为15分钟。终烧结的目的在于强化银合金各成份以及基材之间的结合强度，并消除加工应力。

[0056] 实施例4：

[0057] 银-铈-氧化锡-金刚石/铜-金刚石-镧-锆复合电接触材料的生产(复合添加物)

[0058] （1）将97kg电解铜粉与2.0kg金刚石粉、0.5kg镧粉、0.5kg锆粉经混合、制锭、烧结、热挤压、冷轧制等工序，制成厚度为1.6mm的板材，选定一面作为复合面。

[0059] （2）将7.0kg的平均粒径为1～1.5μm银粉与相同粒径的0.5kg铈粉、1.5kg氧化锡粉、1.0kg金刚石粉混合均匀，加入1L蒸馏水搅拌并在超声波分散仪中分散5分钟，制成银合金浆。

[0060] （3）将银合金浆均匀的刷涂在经表面清洁处理后的铜基板材复合面上，刷涂厚度为10～15μm，在105℃下烘干，烘干的作用在于除去水分并固化银合金浆。

[0061] （4）将烘干后的板材，摆放在专用的架子上，放入烧结炉内在氩气保护下进行初烧结。初烧结温度为870℃，保温时间为10分钟。初烧结的目的在于改变基材复合面的状态，有利于下一阶段的复合。

[0062] （5）冷却后继续将银合金浆均匀的刷涂在铜基板材复合面上，刷涂厚度为10～15μm，在105℃下烘干。

[0063] （6）将烘干后的板材，摆放在专用的架子上，放入烧结炉内在氩气保护下进行再烧结。再烧结温度为700℃，保温时间为10分钟。再烧结的目的在于将银合金中各成份之间，银合金与基材之间在低于主要组分熔点的温度下形成冶金结合，提高联结强度。

[0064] (7) 重复(5)和(6)步骤，直到将全部银合金浆刷完或达到规定银合金厚度。

[0065] (8) 将复合板材冷轧，轧制所需要厚度。

[0066] (9) 将经冷轧制后复合材料进行终烧结，终烧结温度为780℃，保温时间为15分钟。终烧结的目的在于强化银合金各成份以及基材之间的结合强度，并消除加工应力。

[0067] 实施例5：

[0068] 银-氧化镝-石墨/铜-石墨-镧-铝-锆复合电接触材料的生产(复合添加物)

[0069] （1）将97kg电解铜粉与1.0kg石墨、1.0kg镧粉、0.5kg锆粉、0.5kg铝粉经混合、制锭、烧结、热挤压、冷轧制等工序，制成厚度为1.6mm的板材，选定一面作为复合面。

[0070] （2）将7.0kg的平均粒径为1～1.5μm银粉与相同粒径的2.0kg氧化镝粉、1.0kg石墨粉混合均匀，加入1L蒸馏水搅拌并在超声波分散仪中分散5分钟，制成银合金浆。

[0071] （3）将银合金浆均匀的刷涂在经表面清洁处理后的铜基板材复合面上，刷涂厚度为10～15μm，在105℃下烘干，烘干的作用在于除去水分并固化银合金浆。

[0072] （4）将烘干后的板材，摆放在专用的架子上，放入烧结炉内在氩气保护下进行初烧结。初烧结温度为850℃，保温时间为15分钟。初烧结的目的在于改变基材复合面的状态，