[發明專利]摻雜SnO2粉末材料及Ag/摻雜SnO2電觸頭材料的制備方法

在審

• 申請號: 201810141232.7
• 申請日: 2018-02-11
• 公開（公告）號: CN108358235A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 王志成;陳鵬;蘇建剛;楊沛霖;陶石;張慧國;錢斌;馮金福
• 申請（專利權）人: 常熟理工學院
• 主分類號: C01G19/02
• 分類號: C01G19/02;B22F9/04;H01H1/0237
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張俊范

本發明公開了一種摻雜SnO₂粉末材料的制備方法，包括以下步驟：S1、將金屬Sn和需摻雜金屬Me按摻雜質量比混合熔化制成液態合金；S2、使液態合金在惰性氣體霧化及電弧氣化作用下形成等離子體金屬霧化氣流，射入到含有氧氣的反應器中；S3、所述等離子體金屬霧化氣流在反應器中氧化、結晶、生長得到復合粉末；S4、將所述復合粉末進行加熱氧化得到摻雜SnO₂粉末材料。本發明公開的Ag/摻雜SnO₂電觸頭材料的制備方法，是將Ag粉與摻雜SnO₂粉末材料混合研磨制得。本發明公開的制備方法可制得亞微米粒徑的摻雜SnO₂粉末材料，設備與工藝簡單、成本低、零污染，可應用于工業化大批量生產。采用本方法得到的電觸頭材料的電壽命、抗拉強度以及可加工性優良。

技術領域

本發明涉及一種摻雜金屬氧化物粉末材料以及金屬/摻雜金屬氧化物電觸頭材料的制備方法，尤其是涉及一種摻雜SnO₂粉末材料的制備方法以及Ag/摻雜SnO₂電觸頭材料的制備方法。

背景技術

電觸頭是電器開關、儀器儀表等的接觸元件，在電能的轉換、輸配、控制與調節過程中起著重要的作用，主要負擔著接通、斷開電路及負載電流的任務，因此電觸頭性能的好壞對電器整體性能起著關鍵作用。

Ag/SnO₂類電觸頭材料具有較好的導電導熱性，在通斷過程中，對電弧有很高的耐熱性，耐電弧腐蝕及優良的抗熔焊性，從而保證電器運行的可靠性且提高使用壽命。但Ag/SnO₂材料有其致命不足：(1)Ag/SnO₂材料接觸電阻較大、溫升較高，嚴重影響電器使用性能；(2)由Ag/SnO₂的高硬度使得Ag/SnO₂復合材料成型變得異常困難。

通過摻雜適量金屬(Me＝In、Bi、Cu等)氧化物，使摻雜元素進入到SnO₂的金紅石型晶格當中，形成半導體，可明顯提高SnO₂的導電性，從而減小了Ag與SnO₂的接觸電阻。同時摻雜氧化物還能夠改變SnO₂與熔融銀系統的表面張力，改善浸潤性能，減少SnO₂顆粒在接觸面表層沉積的程度，間接起到減小接觸電阻的作用；摻雜使熔池中的懸浮金屬氧化物顆粒增加，提高了熔化物的粘度，從而減少了銀因潑濺帶來的損失，即懸浮顆粒減少了電侵蝕的損失；通過摻雜氧化物在銀的熔化溫度內分解，帶走部分電弧能量，甚至摻雜氧化物能起到滅弧作用；在電弧作用下，金屬氧化物不會迅速蒸發或升華，即具有一定的熱穩定性；另外通過降低SnO₂的粒度，提高SnO₂在Ag基體中的彌散度，從而改善了Ag/SnO₂類電觸頭材料的加工性、提高了其耐磨損性、抗熔焊性和耐電弧侵蝕能力，使Ag/SnO₂類電觸頭材料具有更長的電壽命。

現有的Ag/摻雜SnO₂電觸頭材料的主要制造方法有合金內氧化法、粉末冶金法、粉末合金預氧化法和反應合成法等，上述工藝制造的Ag/摻雜SnO₂類電觸頭材料中的SnO₂的粒徑基本處于微米尺度(0.5～5mm)范圍內。而納米級SnO₂的引入雖然可以強化SnO₂在Ag基體中的彌散度，但是納米SnO₂本身具有較高的表面能，在混合加工時極易團聚，會導致SnO₂在Ag基體中的局部分布不均勻，從而影響材料的質量。而其它一些濕化學合成法，如化學包覆法、溶膠凝膠法，雖然可以獲得在Ag基體中分散均勻的納米級SnO₂的電觸頭材料，但產量小，不易工業化生產。

發明內容