[發明專利]一種納米碳化鎢銀觸頭材料及制備方法

在審

• 申請號: 201610044037.3
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN105671401A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 吳彩霞;余賢旺;朱榮;郭寬紅;丁樞華
• 申請（專利權）人: 浙江亞通金屬陶瓷有限公司
• 主分類號: C22C29/08
• 分類號: C22C29/08;C22C5/06;C22C30/00;C22C32/00;C22C1/05;B22F9/04;H01H11/04
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 翁霽明

技術領域

本發明涉及一種新型納米碳化鎢銀觸頭材料及制備工藝，屬于金屬基復合材料技 術領域。

背景技術

由于碳化鎢的熔點高，耐電腐蝕性強，而銀具有優良的導電導熱性能，碳化鎢銀材 料兼具有良好的耐電腐蝕性及導電導熱性，因而碳化鎢銀觸頭材料被廣泛地應用于斷路 器、接觸器等電器開關。電觸頭是電器開關的核心元件，起接通、承載和分段電流的作用，其 性能在很大程度上決定了電器開關的性能及其運行的可靠性。電器開關要求電觸頭材料具 有良好的導電導熱性能、低而穩定的接觸電阻、良好的耐腐蝕性、高的抗熔焊能力和長的機 械壽命等特點。對于碳化鎢銀觸頭材料，要符合高性能電器開關的要求，應達到如下要求： 碳化鎢顆粒細小并均勻地分布于銀基體上；觸頭致密度高；觸頭硬度高；觸頭電阻率低。

目前，碳化鎢銀觸頭材料制造工藝有燒結法和熔滲法。熔滲法的主要步驟是在銀 熔點以上的溫度下將銀液體滲入碳化鎢銀壓坯內，由于銀對碳化鎢的潤濕性較差，為了利 于銀的滲入通常選用中粗顆粒的碳化鎢粉，因而導致觸頭晶粒粗大，金相組織不夠均勻，致 密度不夠高，難以滿足高性能電器開關的要求。燒結法的工藝流程是：碳化鎢粉、銀粉混合 →壓制→燒結→復壓→復燒→，該方法工藝簡單、生產成本低，但由于碳化鎢和銀混合粉末 晶粒不夠細小且混合不夠均勻，所致得的觸頭碳化鎢顆粒分布不均勻，致密度低。納米材料 由于其小尺寸效應、表面效應、量子效應和宏觀隧道效應，使納米材料具有傳統材料所不具 備的新性質、新性能。采用納米技術制備的新材料由于組成晶粒超細，大量原子位于晶界 上，因而在機械性能、物理性能和化學性能等方面都優于普通的粗晶材料。美國制備了 AgMeO類納米晶觸頭，與采用常規的粉末冶金工藝制備的AgMeO粗晶觸頭相比，硬度高，密度 幾乎等于其理論密度，電導率高。日本制備了AgNi10納米晶觸頭材料，該材料同常規機械混 粉粉末冶金的觸頭材料相比，Ni粒子在Ag基體中的分布情況要細小、均勻而且彌散得多,抗 熔焊性好。中國應用高能球磨方法制備的納米AgC觸頭材料，相比于傳統的機械混粉工藝制 備的觸頭材料，其燒結致密性增加，硬度明顯提高，電導率進一步提高。然而，納米碳化鎢銀 觸頭材料的制備及研究，國內外尚未報道。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的不足，而提供一種致密度高、硬度高、電阻 率低、抗熔焊性好的新型納米碳化鎢銀觸頭材料及其制備工藝。

本發明的目的是通過如下技術方案來完成的，所述的一種納米碳化鎢銀觸頭材 料，它主要由碳化鎢粉、鎳粉以及銀粉和硬脂酸粉經球磨后制得納米WC/Ag復合粉體，再經 還原、壓制、燒結、復壓、復燒處理得到納米碳化鎢銀電觸頭，碳化鎢和銀的重量比為：40～ 80：20～60，其中碳化鎢相顆粒尺寸為50～500nm；所述鎳粉的加入量為碳化鎢粉質量百分 比的0—2％；所述硬脂酸粉的加入量為碳化鎢銀鎳混合粉末質量百分比的0.5-5％。

一種如上所述納米碳化鎢銀觸頭材料的制備方法，該制備方法是：按配比稱取碳 化鎢粉和鎳粉與硬質合金球和酒精置于行星式高能球磨機中球磨12～72h，取出混合粉末 經干燥后與特定比例的銀粉和硬脂酸粉混合并置于行星式高能球磨機中再球磨6～24h，所 得球磨后的納米WC/Ag復合粉體經還原、壓制、燒結、復壓、復燒處理，進而得到納米碳化鎢 銀電觸頭；其中：行星式高能球磨機的轉速為100—500r/min；

所述酒精的用量按每1kg碳化鎢鎳混合粉末加入120～220ml酒精計算；

所述硬質合金球與混合粉末的重量比為4:1～10:1。

所述的硬質合金球的直徑為Ф6～Ф20mm。

作為優選：所述碳化鎢粉的平均粒度為1～10μm，所述銀粉的粒度為-200～-300 目；所述鎳粉的平均粒度為-100～-200目；所述硬脂酸粉的平均粒度為-50～-100目。

所述的干燥是將混合粉末置于80℃～150℃條件下烘干2～4h；

所述的還原是將球磨后的復合粉體置于氫氣或氨分解氣氣氛下、溫度為300～500 ℃的條件下，保溫1～2h；

所述的壓制是將退火后的復合粉體置于硬質合金模中壓制成壓坯，成型壓力為2 ～4T/cm²；或在壓制過程中加入現有常用量的成型劑；