[發明專利]環保型銀氧化錫觸頭材料共摻雜制備方法

在審

• 申請號: 201810494256.0
• 申請日: 2018-05-22
• 公開（公告）號: CN108666160A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 王景芹;張穎;康慧玲
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: H01H11/04
• 分類號: H01H11/04
• 代理公司: 北京兆君聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11333
• 代理人: 鄭學成

本發明公開了一種環保型銀氧化錫觸頭材料共摻雜制備方法，該方法包括將幾種常用作添加物的稀土元素Y、La、Ce單摻雜SnO₂，將幾種常用作添加物的金屬元素Fe、Bi、Cu單摻雜SnO₂，通過能帶和態密度圖以及Origin軟件進行相對電導率分析；通過彈性常數的計算進行機械性能的相關研究。將得到的電性能以及機械性能綜合性能好的稀土摻雜元素Y和電性能以及機械性能綜合性能好的金屬摻雜元素Fe進行共摻雜，進行觸頭材料成分的最優匹配。最后通過溶膠?凝膠法先制備含摻雜物的SnO₂粉末，再通過粉末冶金法制備AgSnO₂粉末，使得理論模型與實驗能夠很好的匹配。本發明的有益效果是，有效提高環保型銀氧化錫觸頭材料的電性能和機械性能。

技術領域

本發明涉及電觸頭材料領域，特別是一種環保型銀氧化錫觸頭材料共摻雜制備方法。

背景技術

歐盟RoHS指令以及中國政府于2016年7月1日起正式實施的《電器電子產品有害物質限制使用管理辦法》明確規定對電子電器產品中的有害物質進行限制使用，具有優良性能的“萬能觸頭材料”AgCdO由于在高溫時分解成有毒的Cd蒸汽又一次面臨被淘汰。最有希望取代AgCdO的無毒、綠色環保型AgSnO₂觸頭材料的研究受到了廣泛的重視。AgSnO₂材料具有熱穩定性高和環保等優點，但是AgSnO₂材料具有兩個缺點：一是SnO₂是一種寬禁帶半導體材料，使得觸頭材料的接觸電阻增大，導電性能變差；二是由于SnO₂是高硬度的脆性增強相，使得觸頭材料加工和復合材料成型變得異常困難。這些限制了觸頭材料的廣泛應用。為了解決這些問題，摻雜適量的添加物來改善SnO₂的電性能和機械性能是提高AgSnO₂觸頭材料綜合性能的辦法。但是單一原子摻雜后排斥作用較強，并且單摻情況下對SnO₂材料改性不明顯。如何準確在現有的稀土元素、金屬氧化物及復合添加物的基礎上，尋找作用效果明顯、更有價值的添加物來改善觸頭材料的導電性和機械性能，對觸頭材料的發展十分重要。

就目前來說，通過摻雜改善AgSnO₂觸頭材料的性能仍根據經驗采用不斷“試錯”的方式，造成了人力、物力和財力的浪費。如何找到合適的元素摻雜進行最優匹配來得到最好的電性能還是靠原有的經驗，這些都制約著AgSnO₂材料的發展。如CN101038818A“以銀氧化錫氧化鑭為基礎的電接觸材料及其生產工藝”是摻雜氧化鑭得到具有較好電性能、較易得加工特性的銀氧化錫電接觸材料，但是通過分別制備了氧化鑭份額為1-12、3.5-10、6-8重量百分比的9組銀氧化錫電接觸材料實驗，浪費了大量的時間、材料以及人力。CN101034631和CN101034633都是摻雜來改善銀氧化錫電觸頭材料，但是都是通過實驗的方法，對銀氧化錫電接觸材料的理論研究卻比較少。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述問題，設計了一種環保型銀氧化錫觸頭材料共摻雜制備方法。

實現上述目的本發明的技術方案為，選取Y、La、Ce三種稀土元素和Fe、Bi、Cu三種金屬元素作為AgSnO₂材料中SnO₂的摻雜元素，對Y、La、Ce三種元素分別建立摻雜比為16.7％的超晶胞模型；對Fe、Bi、Cu三種金屬元素分別建立摻雜比為16.7％的超晶胞模型，進行優化，再進行能帶和態密度計算，對能帶和態密度計算結果利用Origin軟件進行電性能分析；對彈性常數的計算進行機械性能分析。由半導體物理學理論材料的電導率為：δ_i＝n_iqμ_i其中