[發(fā)明專利]原位摻雜含銅氧化錫粉末的制備方法及銀氧化錫材料

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510014086.8
• 申請(qǐng)日: 2015-01-12
• 公開（公告）號(hào): CN104588672A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章應(yīng);徐永紅;田茂江;周曉榮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶川儀自動(dòng)化股份有限公司
• 主分類號(hào): B22F9/08
• 分類號(hào): B22F9/08;B22F1/00;H01H1/021
• 代理公司: 重慶志合專利事務(wù)所 50210
• 代理人: 胡榮琿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于合金冶煉領(lǐng)域，特別涉及一種原位摻雜含銅氧化錫粉末的制備方法及銀氧化錫材料。

背景技術(shù)

銀氧化錫是一種重要的環(huán)保型電觸頭材料，在工業(yè)上有廣泛的用途。但是，以這種材料制備的電觸頭在使用過程中，其抗電弧性能不好。這種材料在電弧高溫的作用下，容易發(fā)生銀和氧化錫的分離，在觸頭表面形成銀的富集區(qū)或氧化錫的富集區(qū)，這兩種偏聚都嚴(yán)重降低電觸頭的使用壽命。當(dāng)表面出現(xiàn)銀的富集區(qū)時(shí)，容易發(fā)生觸頭熔焊甚至無法斷開，當(dāng)表面出現(xiàn)氧化錫富集區(qū)時(shí)，接觸電阻顯著增大，甚至無法導(dǎo)通。此外，觸頭使用過程中，由于高低溫循環(huán)引起熱應(yīng)力，還容易導(dǎo)致銀基體和氧化錫顆粒界面處產(chǎn)生裂紋，使觸頭早期失效。

上述不良現(xiàn)象的主要原因是銀和氧化錫顆粒的界面能較高，在觸頭工作過程中，其界面容易分離。因此，有關(guān)技術(shù)人員采用了很多方法來改善銀與氧化錫的界面潤(rùn)濕性，其中之一就是在銀氧化錫材料中添加氧化銅粉末，但是傳統(tǒng)的添加方式是混粉法，其大部分氧化銅和氧化錫處于相互分離而不是共存的狀態(tài)，不能有效地改善銀和氧化錫的界面結(jié)合特性。即使添加了氧化銅，銀與氧化錫的高溫分離和界面開裂仍然在銀氧化錫觸頭的工作過程中時(shí)有發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有氧化銅摻雜銀氧化錫觸頭材料存在的氧化銅與氧化錫大部分相互分離存在的問題，本發(fā)明提出了一種原位摻雜含銅氧化錫粉末的制備方法，采用該技術(shù)制備的粉末中，銅均勻地分布在錫粉末顆粒中，氧化處理后，氧化銅與氧化錫充分共存，即是每一顆粉粒中都含有錫和少量銅的復(fù)合氧化物，從而使氧化錫顆粒的性質(zhì)發(fā)生了改變。采用本發(fā)明所述的粉末制備的銀氧化錫觸頭材料，可以有效地提高銀基體和氧化錫顆粒的界面潤(rùn)濕性，大大減少使用時(shí)因銀和與化錫分離而出現(xiàn)銀富集區(qū)和氧化錫富集區(qū)，以及二者之間的界面開裂的現(xiàn)象，顯著提高銀氧化錫觸頭的使用壽命。

本發(fā)明所述的技術(shù)方案是：

含銅氧化錫粉末制備方法，有以下步驟：

取金屬錫和金屬銅，熔煉，得到成分均勻的合金熔體，合金熔體采用霧化制粉方法霧化凝固，得到的錫銅合金粉末，經(jīng)干燥、粒度分級(jí)，選擇粒徑≤20微米的粉末，在100～220℃下高溫氧化處理45-90小時(shí)，得到含銅氧化錫粉末。

所述錫銅合金粉末中各組分的重量百分含量為銅：1％～10％，余量為錫。

所述高溫氧化處理的氧化介質(zhì)為空氣或氧氣。

采用上述含銅氧化錫粉末制備的銀氧化錫電觸頭材料，其各組分的重量百分含量為：含銅氧化錫為5～20％，余量為銀。

上述金屬錫和金屬銅均為純度≥99.9％的原料。

對(duì)該錫銅合金粉末進(jìn)行高溫氧化處理，氧化處理溫度100～220℃，氧化氣氛為氧氣或空氣，使其轉(zhuǎn)變?yōu)楹~和錫的復(fù)合氧化物粉末。

本發(fā)明所述的含銅氧化錫粉末中氧化銅與氧化錫充分共存，即每一顆粉粒中都含有錫和少量銅的復(fù)合氧化物，獲得原位摻雜的含銅氧化錫粉末。在制備錫銅合金粉末時(shí)將銅含量控制在1～10％，如果銅含量太少，不能有效地改善最后制得的含銅氧化錫顆粒與金屬銀的界面潤(rùn)濕性；如果銅含量太高，在采用熔煉和霧化法制備合金粉末時(shí)容易產(chǎn)生偏析，不能保證獲得成分均勻的錫銅合金粉末，也會(huì)降低后續(xù)制備的含銅氧化錫粉末以及用這種粉末生產(chǎn)的銀氧化錫電觸頭的性能。

本發(fā)明選擇粒徑≤20微米的銅錫合金粉末進(jìn)行氧化處理。如果粉末粒徑太大，則氧化處理時(shí)，氧原子很難擴(kuò)散到顆粒中心部位，造成氧化不透的現(xiàn)象，不能得到純凈的含銅氧化錫粉末。

制備含銅氧化錫粉末的溫度為100～220℃。如果溫度太低，則氧原子擴(kuò)散速度慢，粉末完全氧化的時(shí)間很長(zhǎng)；如果溫度過高，則容易導(dǎo)致合金粉末在氧化前燒結(jié)長(zhǎng)大，使氧化過程不能充分進(jìn)行。

氧化過程可以在空氣或氧氣中進(jìn)行。使用空氣進(jìn)行氧化不需要專門的供氣裝置，操作方便，但氧化時(shí)間較長(zhǎng)；使用氧氣進(jìn)行氧化需要專門的供氣裝置，操作復(fù)雜一些，但氧化時(shí)間較短。

本發(fā)明所述含銅氧化錫粉末適合用于生產(chǎn)銀氧化錫電觸頭材料。在該電觸頭材料中，含銅氧化錫粉末的用量按重量百分含量為5～20％。如果粉末用量太低，不能有效改善電觸頭的抗電弧性能；如果粉末用量太高，則電觸頭的接觸電阻過高。

本發(fā)明所述含銅氧化錫粉末將銅均勻地分布在氧化錫粉末顆粒中，有效地提高銀基體和氧化錫顆粒的界面潤(rùn)濕性，大大減少使用時(shí)因銀和與化錫分離而出現(xiàn)銀富集區(qū)和氧化錫富集區(qū)的現(xiàn)象，以及二者之間的界面開裂，顯著提高銀氧化錫觸頭的使用壽命，適合用于生產(chǎn)電觸頭用AgSnO₂材料。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1