[發明專利]一種復合納米SnO2粉末材料及其制備方法

有效

• 申請號: 200810231488.3
• 申請日: 2008-12-15
• 公開（公告）號: CN101439871A
• 公開（公告）日: 2009-05-27
• 發明（設計）人: 張雪鳳;常鵬北;彭暉
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二五研究所
• 主分類號: C01G19/02
• 分類號: C01G19/02
• 代理公司: 洛陽市凱旋專利事務所
• 代理人: 陸 君

技術領域

本發明涉及銀基電觸頭材料的納米粉末，具體為一種摻In、Sb、Bi的復合納米SnO₂粉末材料及其制備方法。

背景技術

電觸頭材料是開關電器的核心部件，承擔著接通、承載和分斷正常電流和故障電流的任務。Ag/SnO₂系合金材料具備良好的物理機械性能，其抗熔焊性抗電磨損性優良，電壽命高，無毒，可使元件小型化，成為最有希望代替傳統Ag/CdO系合金材料的一種新型的電觸頭材料。多年的研究表明，復合SnO₂粉末比單純SnO₂粉制備的電觸頭材料的抗熔焊性和使用壽命大幅度提高，而復合SnO₂摻雜的微量元素可以是Sc、Y、Ce等稀土元素以及In、Sb、Bi、Wu、Zn等金屬元素，其中有些配方業已在工業生產中廣泛應用。

Ag/SnO₂系電觸頭材料的制造工藝主要分合金內氧化和粉末冶金兩大類型，隨著近幾年的發展和相互融合，又相繼開發出合金粉末預氧化、高壓內氧化、化學包覆、反應合成、反應噴射等多種工藝。從目前市場上實際使用的Ag/SnO₂系電觸頭材料情況看，上述工藝制造的Ag/SnO₂系電觸頭材料中的SnO₂顆粒均處于微米尺度，顆粒平均直徑一般在0.5-5微米之間。

納米技術是當前材料科學的前沿技術，也是近十多年來的研究熱點。納米材料存在小尺寸效應、表面界面效應、量子尺寸效應及量子隧道效應等基本特性，這些特性使得納米材料有著傳統材料無法比擬的獨特性能和極大的潛在應用價值。隨著研究的不斷深入，納米技術已應用到生物、化學、醫療、食品、美容等多種領域，但在低壓電觸頭材料方面的應用近乎空白。許多研究表明，?在SnO₂重量百分含量相同的條件下，SnO₂顆粒的細化，不僅有利于提高Ag/SnO₂系材料的耐機械磨損性，還可提高Ag/SnO₂系材料的抗熔焊性和耐電弧侵蝕能力，因而使Ag/SnO₂系電觸頭材料具有更長的電壽命。由于Ag/SnO₂系電觸頭材料中的SnO₂顆粒直徑達到納米級，具有強烈的彌散強化效果，可大大地增強基體材料的強度，同時由于納米顆粒獨具的小尺寸效應，會使電觸頭材料的加工性、導電性、耐電弧侵蝕能力、抗熔焊性等與常規Ag-微米SnO₂材料相比產生質的變化。當SnO₂顆粒的尺寸達到納米級時，會使材料的綜合性能得到較大的提高。桂林電器科學研究所黃錫文等人的專利CN101071687(公開號)“銀-納米氧化錫電觸頭材料及其制備工藝”公開了一種Ag/SnO₂材料的制備方法，該方法采用化學包覆制備銀-納米氧化錫電觸頭材料，其中SnO₂的重量百分比為8～12％，平均粒徑小于100納米，還可有0.1～1％CuO，余量為Ag。所得電觸頭材料電壽命及抗拉強度、硬度有明顯提高，且穩定性和加工性較好。因此，復合型、納米化SnO₂已成為提高Ag/SnO₂系電觸頭材料性能的重要途徑。

化學共沉淀法是一種制備復合納米SnO₂粉末的傳統制備方法，其過程是將添加的金屬分別在酸中溶解乳化并充分混合后，再添加碳酸沉淀劑以及陰離子表面活性劑或脂肪醇作為分散劑實現共沉淀反應，然后用純水或電子二級水充分洗滌，在真空或負壓條件下進行過濾，加熱100℃烘干4～8小時，最后在800～1000℃條件下灼燒2～4小時，最后淬火磨碎，得到復合氧化物粉末。化學共沉淀法制備復合氧化物過程繁雜、工藝可控度低，不易實現自動化，環境污染嚴重。此外，化學共沉淀法制備的復合納米SnO₂粉末表面能極大，粉末團聚嚴重，流動性差，因此在使用前還需要經過長時間的高能球磨工藝，容易造成粉末粘球和粉末污染，且不易實現批量生產。

因此，迫切需要一種性能優異的復合納米SnO₂粉末材料，以及該材料的改進的制備工藝，以滿足市場的需求。

發明內容