[發明專利]一種銀基低壓觸點材料

有效

• 申請號: 201510408036.8
• 申請日: 2015-07-13
• 公開（公告）號: CN105006383B
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發明（設計）人: 鐵生年;王軍;高夢宇;梅生偉
• 申請（專利權）人: 青海大學
• 主分類號: H01H1/027
• 分類號: H01H1/027;H01H1/029
• 代理公司: 深圳市銘粵知識產權代理有限公司44304
• 代理人: 孫偉峰,黃進

技術領域

本發明涉及觸點材料技術領域，具體涉及一種銀基低壓觸點材料及其制備方法。

背景技術

觸點材料是一種廣泛應用的基礎性電器元件，負擔接通、斷開負載電路電流的任務，其品質決定了低壓電器元件的開斷能力和電接觸電路的可靠性。目前，低壓電器中廣泛采用的主要是銀-氧化物觸點材料。但是傳統銀氧化物觸點材料在使用中隨著開斷次數的增加接觸電阻、溫升增加，觸點材料失效嚴重。根據低壓電器發展要求及低壓電器使用條件，理想的低壓電器發展要求及低壓觸點的使用條件，理想的低壓觸點材料必須滿足一下基本要求：(1)良好的導電性能；(2)合適的硬度；(3)良好的加工和焊接性能；(4)穩定的接觸電阻；(5)優良的抗電弧侵蝕性能。

常用的低壓觸點材料主要有：Ag-CdO、Ag-SnO₂、Ag-Ni等，但是這些傳統的材料已經不能滿足低壓電器的發展和性能要求。Ag-CdO觸點材料使用過程中釋放出有毒的Cd蒸汽；Ag-SnO₂觸點材料由于液態Ag和SnO₂粒子的潤濕性差，在低壓電器使用過程中，觸點材料的接觸電阻和溫升增大，材料的使用壽命降低；Ag-Ni觸點材料的抗電弧侵蝕能力不足等問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種銀基低壓觸點材料，該低壓觸點材料具有高導電、高硬度、低接觸電阻、低溫升以及可加工性良好的特性，解決了現有技術存在的問題。

為了達到上述的發明目的，本發明采用了如下的技術方案：

一種銀基低壓觸點材料，其包括石墨烯材料以及填充于石墨烯材料中的金屬銀材料；其中，所述石墨烯材料的體積占該低壓觸點材料總體積的30％以下，余量為所述金屬銀材料。

優選地，所述石墨烯材料的體積占該低壓觸點材料總體積的5～20％，余量為所述金屬銀材料。

優選地，所述石墨烯材料通過化學氣相沉積工藝制備獲得，其層數為1～10層，面積為1～2000μm²。

優選地，所述金屬銀材料中含有Cu、W、La、或Bi元素中的一種或兩種以上，其體積含量占所述金屬銀材料總體積的0.05～1％。

優選地，所述金屬銀材料中含有Fe、Ni或Co元素中的一種或兩種以上，其體積含量占所述金屬銀材料總體積的0.05～0.5％。

如上所述的新型銀基低壓觸點材料的制備方法，其中，包括步驟：S1、通過化學氣相沉積工藝制備獲得所述石墨烯材料；S2、將所述金屬銀材料加熱熔化；S3、將熔體狀的金屬銀材料填充到所述石墨烯材料中，獲得所述銀基低壓觸點材料。

本發明的效果是：通過將金屬銀材料填充到石墨烯材料中獲得銀/石墨烯復合觸點材料，由于石墨烯具有優良導電能力，該觸點材料的電導率大幅提高；石墨烯具有高硬度和高熔點的特性，觸點材料的硬度大幅提高，同時解決低壓觸點材料抗電弧侵蝕能力不足的問題；另外，石墨烯具有優良的變形能力，觸點材料的塑性變形能力大幅提高。

具體實施方式

如前所述，本發明的目的是為了解決傳統的低壓觸點材料存在的問題，提供了一種新型銀基低壓觸點材料，該新型銀基低壓觸點材料包括石墨烯材料以及填充于石墨烯材料中的金屬銀材料；其中，所述石墨烯材料的體積占該低壓觸點材料總體積的30％以下，余量為所述金屬銀材料。其中，比較優選層數為1～10層，面積為1～2000μm²范圍內的石墨烯材料。

該新型銀基低壓觸點材料的制備方法包括步驟：S1、通過化學氣相沉積工藝制備獲得所述石墨烯材料；S2、將所述金屬銀材料加熱熔化；S3、將熔體狀的金屬銀材料填充到所述石墨烯材料中，獲得所述銀基低壓觸點材料。

石墨烯是世界上最堅硬的材料(楊氏模量1.7TPa),熔點超過2000℃，具有良好的導熱性(5000W/(m.k))和導電性能。同時，其獨特的結構使其具有完美的量子霍爾效應、獨特的量子隧道效應和雙極電場效應等特殊的性質。由于石墨烯具有優異的性能，極大的比表面積和較低的生產成本(相對于碳納米管),非常適用于開發高性能的復合材料。石墨烯各碳原子之間的連接非常柔韌，當施加外部機械載荷時，碳原子面就會彎曲變形來適應外力，而不必使碳原子重新排列，這樣就保持了結構的穩定。石墨烯中的電子在軌道中運動時，不會因晶格缺陷或摻雜原子而發生散射。由于原子間作用力較強，即使在常溫下周圍碳原子間發生擠撞，石墨烯中電子受到的干擾也非常小。