银基电接触复合材料 本发明涉及银基电接触复合材料。
在已有的电接触材料中，应用最广的是银基电接触材料。这是由银具有高导电性、高导热性、良好的机械加工性，在大气条件下不氧化，能保持低而稳定的接触电阻等性质所决定的。但纯银电接触材料硬度低、易熔焊、在直流工作条件下，材料转移倾向严重。目前银基电接触材料主要有AgCu、AgCd、AgC、AgW、AgFe、AgNi等系列产品，而AgCd、AgCdO材料由于对人体和环境的污染已逐渐被其它材料所取代，如AgNi、AgSnO2。目前，已研究出的低压电器用电接触材料有数百种，形成产业化和实际应用的电接触材料有几十种。它们基本上可以归纳为三种系列：①银-金属氧化物(Ag-CdO、Ag-SnO2、Ag-ZnO等)；②银基假合金(Ag-Ni、Ag-W、Ag-C等)；③银基合金(Ag-Cu、Ag-RE等)。在上述电接触材料中，银-金属氧化物是最理想的材料，Ag-CdO材料长期被用于中低压电器中作为电接触材料。随着人们对金属镉以及氧化镉对人体及环境污染认识的逐步加深，这种传统的电接触材料正在逐步被淘汰。从目前的研究和生产实践来看，Ag-SnO2材料具备比同成分Ag-CdO材料更加优良的综合电性能，同时也较同成分Ag-CdO材料难于批量生产。当SnO2含量大于12％时基本上无法进行冷变形加工。Ag-ZnO材料具备有与同成分Ag-CdO材料相当的综合电性能，也较容易工业化生产。因此这两种材料被认为是最有希望替代Ag-CdO的材料。
银氧化锡是目前替代银氧化镉的主导材料。银氧化锡除了具有一般银金属氧化物的特性外，还具有以下特性：接触电阻和抗熔焊性较高；低的材料转移特性；电寿命比银氧化镉高。常见的银氧化锡材料制备工艺有传统粉末冶金法、内氧化法和共沉淀法。各种方法都存在一个共同的缺点，即在材料后期的冷变形加工过程中，银氧化锡材料表现出强度、硬度高，加工硬化速率高，延伸率降低速率快等特性，给大批量生产带来较大困难。这就使这种优良材料难于满足现代工业生产中大批量、高质量、低成本的要求。目前在发达国家银氧化锡材料已得到广泛的应用。国内还需要大量进口。
本发明的目的是提供一种电接触用银基复合材料，该复合材料具有无污染和易于批量生产的特点。
为实现本发明目的，电接触用银基复合材料地成分(重量％)为：含量为5-20的LaSnO3，余量为Ag。
本发明通过对Ag-SnO2电接触材料进行结构改性处理，可以增强金属氧化物与银基体的界面结合浸润性，在提高和保证电接触材料优良电性能的同时，改善了材料的加工性能。在电接触复合材料中银承担导电功能，复合氧化物LaSnO3主要起到改善复合材料动态电接触性能的作用。本发明的电接触用银基复合材料采用如下方法制备：
①将粉末状La2O3与SnO2均匀混合后，于10-20Mpa压力下压结，1100-1500℃下烧结进行固相合成反应，制备出LaSnO3复合氧化物；
②根据使用环境条件的不同，将Ag粉末与LaSnO3复合氧化物粉末按一定比例混合均匀即可得到复合粉末，之后通过粉末冶金方法制备出各种形式的触点原料，如：丝材、片材或板材等。
本发明的电接触材料，在中等负荷电接触条件下，其综合性能优异，接触电阻低而且稳定。从表1所示性能分析结果来看，本发明的电接触材料可在很大范围内替代现行Ag-CdO或Ag-SnO2使用。表中PM代表粉末冶金方法。本发明的电接触材料生产工艺流程简单，工艺参数容易控制，批量生产产品质量容易保证。表1发明电接触材料与现有电接触材料相同实验条件下性能对比 材料 制备方法 电阻率 (μΩ.cm) 电寿命(万次) 触点重量损耗(mg) 交流 直流 交流 直流AgCdO(12) PM 2.15 6.5 6.1 -149 -216AgSnO2(10) PM 2.27 9.4 5.2 -351 -354AgLaSnO3(5) PM 2.17 9.6 6.2 -187 -206AgLaSnO3(15) PM 2.24 10 8 -192 -224AgLaSnO3(20) PM 2.31 10 10 -183 -258
实例1.按重量比Ag95％，LaSnO3 5％，将两种物料粉末经机械混合、模压、高温烧结后，采用热挤压、热锻造、轧制或拉拔成板材或丝材触点原料，其密度可达9.9g/cm3，电阻率小于2.2×10-6Ω·cm。最终制成的Ag-LaSnO3/Cu复合触点，在交流220v、15A，闭合力100g，分断力75g，接触频率110次/分钟条件下，未发现熔焊现象，寿命大于9万次。在直流24v、15A，闭合力100g，分断力75g，接触频率110次/分钟条件下，未发现熔焊现象，寿命大于6万次。
实例2.按重量比Ag85％，LaSnO315％，将两种物料粉末经机械混合、模压、高温烧结后，采用热挤压、热锻造、轧制或拉拔成板材或丝材触点原料，其密度可达9.79g/cm3，电阻率小于2.3×10-6Ω·cm。最终制成的Ag-LaSnO3/Cu复合触点，在交流220v、15A，闭合力100g，分断力75g，接触频率110次/分钟条件下，未发现熔焊现象，寿命大于10万次。在直流24v、15A，闭合力100g，分断力75g，接触频率110次/分钟条件下，未发现熔焊现象，寿命大于8万次。
实例3.按重量比Ag80％，LaSnO320％，将两种物料粉末经机械混合、模压、高温烧结后，采用热挤压、热锻造、轧制或拉拔成板材或丝材触点原料，其密度可达9.75g/cm3，电阻率小于2.4×10-6Ω·cm。最终制成的Ag-LaSnO3/Cu复合触点，在交流220v、15A，闭合力100g，分断力75g，接触频率110次/分钟条件下，未发现熔焊现象，寿命大于10万次。在直流24v、15A，闭合力100g，分断力75g，接触频率110次/分钟条件下，未发现熔焊现象，寿命大于10万次。