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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410840463.9(22)申请日 2014.12.30B22F 3/16(2006.01)B22F 3/04(2006.01)B23P 15/00(2006.01)H01H 1/0237(2006.01)(71)申请人 桂林电器科学研究院有限公司地址 541004 广西壮族自治区桂林市七星区东城路 8 号(72)发明人 张天锦 黄锡文 肖光 章杰蒋义斌 姜世维(74)专利代理机构 桂林市持衡专利商标事务所有限公司 45107代理人 唐智芳(54) 发明名称一种片状或铆钉型银钨电触头材料的加工方法(57) 摘要本发明公开了一种片状。
2、或铆钉型银钨电触头材料的加工方法,具体为:按照所需要制备的银钨电触头的材料配比计算所需的三氧化钨粉和硝酸银的用量,并计算氢氧化钠的用量,称取备用 ;取硝酸银配成 20 40w/w的硝酸银溶液,将三氧化钨粉和硝酸银溶液混合均匀,得到悬浮液;取氢氧化钠配成 10 30w/w的氢氧化钠溶液,加入到上述悬浮液中搅拌反应,有沉淀生成,过滤,得到氧化银和三氧化钨的复合粉末;该复合粉末水洗至中性,干燥、焙烧,所得银氧化钨复合粉等静压成型、烧结,所得银氧化钨坯锭热挤压加工成带材或线材、再经机加工,得到片状或铆钉型银氧化钨触头,之后再经还原,即得片状或铆钉型银钨电触头材料。(51)Int.Cl.(19)中华人民。
3、共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书5页 附图2页(10)申请公布号 CN 104493173 A(43)申请公布日 2015.04.08CN 104493173 A1/1 页21.一种片状或铆钉型银钨电触头材料的加工方法,其特征在于包括以下步骤 :1) 按照所需要制备的银钨电触头的材料配比计算所需的三氧化钨粉和硝酸银的用量,并根据硝酸银的用量计算硝酸银和氢氧化钠反应生成氧化银所需的氢氧化钠的用量,称取备用 ;取硝酸银用水溶解配成 20 40w/w的硝酸银溶液,将三氧化钨粉和硝酸银溶液置于反应器中,搅拌均匀,得到含硝酸银和三氧化钨的悬浮液 ;2) 取氢氧化钠配成 10。
4、 30w/w的氢氧化钠溶液,加入到步骤 1) 所得的悬浮液中搅拌反应,有沉淀生成,过滤,得到氧化银和三氧化钨的复合粉末 ;3) 将所得的氧化银和三氧化钨的复合粉末水洗至中性,干燥、粉碎后进行焙烧,然后粉碎,得到银氧化钨复合粉 ;4) 将所得的银氧化钨复合粉等静压成型,然后再置于含氧气氛中烧结,得到银氧化钨坯锭 ;5) 所得银氧化钨坯锭经热挤压加工成带材或线材、之后经轧制复合或拉拔,再经冲压加工或铆钉机加工,得到片状或铆钉型银氧化钨触头材料 ;6) 所得片状或铆钉型银氧化钨触头材料置于还原气氛中进行还原,即得到片状或铆钉型银钨电触头材料。2.根据权利要求 1 所述的加工方法,其特征在于 :步骤 。
5、1) 中,需要制备的银钨电触头材料中,钨含量为 1 50wt,余量为银。3.根据权利要求 1 所述的加工方法,其特征在于 :步骤 1) 中,取硝酸银用水溶解配成30 40w/w的硝酸银溶液。4.根据权利要求 1 所述的加工方法,其特征在于 :步骤 1) 中,氢氧化钠的用量为硝酸银用量的 4/17 5/17。5.根据权利要求 1 所述的加工方法,其特征在于 :步骤 2) 中,氢氧化钠溶液的浓度为15 25w/w。权 利 要 求 书CN 104493173 A1/5 页3一种片状或铆钉型银钨电触头材料的加工方法技术领域0001 本发明涉及一种片状或铆钉型银钨电触头材料的加工方法,属于金属基复合材料。
6、领域。背景技术0002 银钨电触头由于具有良好的导热导电性能、耐电磨损性能、抗熔焊性能和抗氧化性能等优点而被广泛应用在各种家用电器中。目前银钨电触头的制备方法主要有熔渗法和固相法两种,其中 :采用熔渗法制备的银钨电触头密度和硬度高,金相组织比较均匀,而且还具有良好的电性能,但该种方法的工艺比较复杂,工序长,生产成本相对较高 ;固相法制备银钨电触头的方法虽具有生产工艺简单、成本较低的优点,但所得触头材料的金相组织不够均匀,影响触头的抗熔焊性能,从而影响电器的使用寿命。如何在提高效率、不明显增加成本的前提下,制备电性能与组织性能优良的银钨材料,成为目前研究的难点与热点。0003 公开号为 CN10。
7、2392170A 的发明专利公开了一种制造银钨复合触头材料的加工方法,该方法是将钨粉置于反应器皿中加水及适量的还原剂(水合肼或甲醛)后,在搅拌情况下喷入银氨络合溶液,反应生成银钨包覆粉,清洗干净的银钨包覆粉经过高能球磨处理和去应力处理后初压成型,然后在还原性保护气氛下经预烧结、熔渗烧结、复压成银钨复合材料。该发明所述技术方案中,由于钨粉的密度很高 (19.25g/cm3),与反应生成的银粉的密度 (10.5g/cm3) 相差太大,在反应过程中很难将其充分搅拌均匀,因而存在钨粉抱团聚集的现象,影响所得触头材料的金相组织均匀性 ;另外,上述技术方案中采用水合肼或甲醛为还原剂,不仅对生产操作人员的健。
8、康有影响,还存在环境污染的问题,不利于社会的可持续发展。发明内容0004 本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简单、对生产操作人员及环境影响小的片状或铆钉型银钨电触头材料的加工方法,由该方法制得的银钨电触头材料金相组织更为均匀。0005 本发明所述的片状或铆钉型银钨电触头材料的加工方法,包括以下步骤 :0006 1) 按照所需要制备的银钨电触头的材料配比计算所需的三氧化钨粉和硝酸银的用量,并根据硝酸银的用量计算硝酸银和氢氧化钠反应生成氧化银所需的氢氧化钠的用量,称取备用 ;取硝酸银用水溶解配成 20 40w/w的硝酸银溶液,将三氧化钨粉和硝酸银溶液置于反应器中,搅拌均匀,得到含硝酸银和三氧化钨。
9、的悬浮液 ;0007 2) 取氢氧化钠配成 10 30w/w的氢氧化钠溶液,加入到步骤 1) 所得的悬浮液中搅拌反应,有沉淀生成,过滤,得到氧化银和三氧化钨的复合粉末 ;0008 3) 将所得的氧化银和三氧化钨的复合粉末水洗至中性,干燥、粉碎后进行焙烧,然后粉碎,得到银氧化钨复合粉 ;0009 4) 将所得的银氧化钨复合粉等静压成型,然后再置于含氧气氛中烧结,得到银氧说 明 书CN 104493173 A2/5 页4化钨坯锭 ;0010 5) 所得银氧化钨坯锭经热挤压加工成带材或线材、之后经轧制复合或拉拔,再经冲压加工或铆钉机加工,得到片状或铆钉型银氧化钨触头材料 ;0011 6) 所得片状或。
10、铆钉型银氧化钨触头材料置于还原气氛中进行还原,即得到片状或铆钉型银钨电触头材料。0012 本发明以氢氧化钠与含三氧化钨粉的硝酸银悬浮液反应得到氧化银和三氧化钨的复合粉,由于三氧化钨粉的密度 (7.16g/cm3) 与反应生成的氧化银 (7.143g/cm3) 的密度相接近,因而可以使三氧化钨粉和氧化银混合得更均匀,使得三氧化钨粉更为均匀地分布在氧化银基体中 ;另一方面由于三氧化钨粉和氧化银的密度远远小于钨粉的密度,这改善了现有技术中将钨粉与形成的银粉因密度差异过大而导致的搅拌不均匀进而产生的钨粉抱团聚集现象 ( 即所得电触头材料金相组织不均匀现象 ),使反应得到的银氧化钨复合粉中的三氧化钨分布。
11、更为弥散、均匀,而且省略了现有技术中的高能球磨工序,使得制备工艺更为简单。0013 上述方法的步骤 1) 中,所述的需要制备的银钨电触头的材料中,钨含量为 1 50wt,余量为银 ;优选钨含量为 20 30wt,余量为银。该步骤中,所述三氧化钨粉通常采用平均粒度为 1 10m 的三氧化钨粉,优选采用平均粒度为 2 3m 的粉末 ;优选是将硝酸银配制成 30 40w/w的硝酸银溶液,更优选是配制成 30 35w/w的硝酸银溶液,这样可以使所得电触头材料的金相组织更为均匀。该步骤中,氢氧化钠的用量通常为硝酸银用量的 4/17 5/17,更优选为 4.4/17。0014 上述方法的步骤 2) 中,所。
12、述的氢氧化钠溶液为氢氧化钠水溶液,一般情况下,氢氧化钠溶液的加入速度优选为 0.1 1L/min ;所述氢氧化钠溶液的浓度优选为 15 25w/w,这样可以使所得电触头材料的金相组织更为均匀。该步骤中,搅拌反应通常在常温条件下进行,搅拌反应的时间通常为 0.3 1h。0015 上述方法的步骤 3) 中,干燥和粉碎的操作与现有技术相同,本申请中,优选干燥在 100 150条件下直至将氧化银和三氧化钨的复合粉末烘干即可,通常需要 12 18h的时间 ;通常是将干燥后的氧化银和三氧化钨的复合粉末粉碎后过100200目筛网,取筛下物进入下一道工序。该步骤中,所述的焙烧通常是在 400 500温度条件下。
13、焙烧 2 6h,然后粉碎 ( 至少过 100 目筛 ),得到银氧化钨复合粉。0016 上述方法的步骤 4) 中,所述的等静压成型和烧结操作与现有常规操作相同,具体地,等静压成型的成型压力通常为 100 150MPa ;烧结的温度通常为 880 920,时间通常为 4 8h。0017 上述方法的步骤 5) 中,所述的热挤压操作与现有常规操作相同,具体地,热挤压的温度通常为 750 900,挤压比为 10 200。当将银氧化钨坯锭热挤压加工成带材时,所得带材经多次轧制复合、退火到所需尺寸后经冲床冲压,得到片状银氧化钨触头材料。当将银氧化钨坯锭经热挤压加工成线材时,所得线材经多次拉拔、退火到所需尺寸。
14、后经铆钉机加工,得到铆钉型银氧化钨触头材料。0018 上述方法的步骤 6) 中,所述还原气氛通常为氢气气氛,通常是将所得的片状或铆钉型银氧化钨触头材料置于氢气气氛中于 600 900温度条件下还原 8 15h,以得到片状或铆钉型银钨电触头材料。说 明 书CN 104493173 A3/5 页50019 与现有技术相比,本发明的特点在于 :0020 1、以氢氧化钠与含三氧化钨粉的硝酸银悬浮液反应得到氧化银和三氧化钨的复合粉,由于三氧化钨粉的密度 (7.16g/cm3) 与反应生成的氧化银 (7.143g/cm3) 的密度相接近,因而可以使三氧化钨粉和氧化银混合得更均匀,使得三氧化钨粉更为均匀地分。
15、布在氧化银基体中 ;另一方面由于三氧化钨粉和氧化银的密度远远小于钨粉的密度,这改善了现有技术中将钨粉与形成的银粉因密度差异过大而导致的搅拌不均匀进而产生的钨粉抱团聚集现象 ( 即所得电触头材料金相组织不均匀现象 ),使反应得到的银氧化钨复合粉中的三氧化钨分布更为弥散、均匀,而且省略了现有技术中的高能球磨工序,使得制备工艺更为简单,生产成本更低 ;0021 2、不使用水合肼或甲醛,极大程度地减少了生产对操作人员身体的影响,并有效减少了对环境的污染 ;0022 3、采用热挤压、拉拔或轧制加工银钨电触头,可以使银钨电触头的密度、硬度和电导率等性能得到大幅度提高。附图说明0023 图 1 为本发明实施。
16、例 1 制得的电触头产品的金相组织图 (200) ;0024 图 2 为本发明实施例 2 制得的电触头产品的金相组织图 (200) ;0025 图 3 为本发明实施例 5 制得的电触头产品的金相组织图 (200) ;0026 图 4 为采用常规固相烧结法制备的 Ag-W(30) 产品的金相组织图 (200)。具体实施方式0027 下面结合具体实施例对本发明作进一步的详述,以更好地理解本发明的内容,但本发明并不限于以下实施例。0028 实施例 10029 1) 首先按照制备 10kg Ag-W(5) 材料配比计算所需三氧化钨粉及硝酸银用量,称取三氧化钨粉 0.63kg 及硝酸银 14.954kg。
17、,再称取氢氧化钠 3.87kg,备用,其中三氧化钨粉采用平均粒度为 2 5m 的粉末 ;将称取的硝酸银用水溶解配成 35w/w的硝酸银溶液,将称取的三氧化钨粉和配制的硝酸银溶液置于反应器中,搅拌均匀 ( 搅拌 110min),得到含硝酸银和三氧化钨的悬浮液 ;0030 2) 取氢氧化钠配成 15w/w的氢氧化钠溶液,搅拌条件下,向上述含硝酸银和三氧化钨的悬浮液中加入 15w/w的氢氧化钠溶液 ( 滴加速度为 0.3L/min),反应 0.6h,过滤后得到氧化银和三氧化钨的复合粉末 ;0031 3) 将上述反应得到的氧化银和三氧化钨的复合粉末用去离子水在离心甩干机上清洗至中性,随后置于烘箱中于 。
18、130温度条件下烘干 10h,取出,将烘干的氧化银和三氧化钨复合粉末置于双锥混料器中破碎 ( 转速 25r/min,时间 1h),所得粉末置于地坑炉中于450温度条件下焙烧 4h,取出后置于双锥混料器中破碎 ( 转速 25r/min,时间 1h),然后粉过 200 目筛网,得到银氧化钨复合粉 ;0032 4) 将上述所得的银氧化钨复合粉在等静压机上成型 ( 成型压力为 100MPa),并将成型后的坯块置于空气中以 880温度烧结 6h,得到银氧化钨坯锭 ;说 明 书CN 104493173 A4/5 页60033 5) 将所得银氧化钨坯锭热挤压加工成线材,热挤压温度为 850,模具预热温度为 。
19、150,挤压比为 190 ;所得线材经多次拉拔、退火到所需要的尺寸后用铆钉机加工成铆钉型银氧化钨触头材料 ;0034 6) 所得铆钉型银氧化钨触头材料置于氢气气氛中以 800温度还原 8h,即得到铆钉型银钨 (Ag-W(5) 电触头材料。0035 对所得触头材料进行金相组织分析,如图 1 所示,结果显示本申请技术方案制备的 Ag-W(5) 产品中钨颗粒在银基体中分布均匀。0036 实施例 20037 1) 首先按照制备 10kg Ag-W(50) 材料配比计算所需三氧化钨粉及硝酸银用量,称取三氧化钨粉 6.304kg 及硝酸银 7.87kg,再称取氢氧化钠 2.037kg,备用,其中三氧化钨粉。
20、采用平均粒度为 2 5m 粉末 ;将称取的硝酸银用水溶解配成 33w/w的硝酸银溶液,将称取的三氧化钨粉和配制的硝酸银溶液置于反应器中,搅拌均匀 ( 搅拌 100min),得到含硝酸银和三氧化钨的悬浮液 ;0038 2) 取氢氧化钠配成 10w/w的氢氧化钠溶液,搅拌条件下,向上述含硝酸银和三氧化钨的悬浮液中加入10w/w的氢氧化钠溶液(滴加速度为0.51L/min),反应1h,过滤后得到氧化银和三氧化钨的复合粉末 ;0039 3) 将上述反应得到的氧化银和三氧化钨的复合粉末用去离子水在离心甩干机上清洗至中性,随后置于烘箱中于 150温度条件下烘干 15h,取出,将烘干的氧化银和三氧化钨复合粉。
21、末置于双锥混料器中破碎 ( 转速 25r/min,时间 1h),所得粉末置于地坑炉中于450温度条件下焙烧 2h,取出后置于双锥混料器中破碎 ( 转速 25r/min,时间 1h),然后粉过 200 目筛网,得到银氧化钨复合粉 ;0040 4) 将上述所得的银氧化钨复合粉在等静压机上成型 ( 成型压力为 150MPa),并将成型后的坯块置于空气中以 920温度烧结 8h,得到银氧化钨坯锭 ;0041 5) 将所得银氧化钨坯锭热挤压加工成带材,热挤压温度为 880,模具预热温度为 150,挤压比为 190 ;所得带材经轧制复合、退火到所需要的尺寸后用冲床冲压加工成片状银氧化钨触头材料 ;0042。
22、 6) 所得片状银氧化钨触头材料置于氢气气氛中以 800温度还原 15h,即得到片状银钨 (Ag-W(50) 电触头材料。0043 对所得触头材料进行金相组织分析,如图 2 所示,结果显示本申请技术方案制备的 Ag-W(50) 产品中钨颗粒在银基体中分布均匀。0044 实施例 30045 重复实施例 1 的方法,不同的是 :0046 步骤 1) 中,按照制备 10kg Ag-W(1) 材料配比计算所需三氧化钨粉及硝酸银用量并称取备用,同时称取适量的氢氧化钠备用,其中三氧化钨粉采用平均粒度为 3 5m 的粉末,将称取的硝酸银用水溶解配成 40w/w的硝酸银溶液 ;0047 步骤 2) 中,氢氧化。
23、钠溶液的浓度为 30w/w,用量为 13.44L ;0048 步骤 3) 中,焙烧的温度为 500,时间为 3h ;0049 步骤 6) 中,还原的温度为 750,时间为 10h。0050 实施例 4说 明 书CN 104493173 A5/5 页70051 重复实施例 2 的方法,不同的是 :0052 步骤1)中,按照制备10kg Ag-W(50)材料配比计算所需三氧化钨粉及硝酸银用量并称取备用,同时称取适量的氢氧化钠备用,其中三氧化钨粉采用平均粒度为 1 5m 的粉末,将称取的硝酸银用水溶解配成 20w/w的硝酸银溶液 ;0053 步骤 2) 中,氢氧化钠溶液的浓度为 20w/w。0054。
24、 实施例 50055 重复实施例 2 的方法,不同的是 :0056 步骤1)中,按照制备10kg Ag-W(30)材料配比计算所需三氧化钨粉及硝酸银用量并称取备用,同时称取适量的氢氧化钠备用,其中三氧化钨粉采用平均粒度为 5 8m 的粉末,将称取的硝酸银用水溶解配成 30w/w的硝酸银溶液 ;0057 步骤 2) 中,氢氧化钠溶液的浓度为 25w/w。0058 对所得触头材料进行金相组织分析,如图 3 所示,与采用常规固相烧结法制备的Ag-W(30)产品的金相组织(如图4所示)对比,可知由本申请技术方案制备的Ag-W(30)产品的金相组织更弥散均匀。0059 将实施例 5 制得的触头材料进行性能检测,并与现有常规固相烧结法制得的银钨触头产品进行比较,结果如下述表 1 所示 :0060 表 1 实施例 5 与现有常规固相烧结法制备的片材产品性能0061 0062 由表 1 可知,本申请技术方案制备的银钨触头材料的性能优于现有常规固相烧结法制备的银钨触头材料性能。说 明 书CN 104493173 A1/2 页8图1图2说 明 书 附 图CN 104493173 A2/2 页9图3图4说 明 书 附 图CN 104493173 A。