[發明專利]一種銀與MAX相高溫潤濕性的調控方法

有效

• 申請號: 202110314792.X
• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN113084165B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 田無邊;劉喬丹;楊勇
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;G01N13/02;C22C1/02;C22C5/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 成立珍

本發明公開了一種銀與MAX相高溫潤濕性的調控方法，屬于金屬?陶瓷界面潤濕技術領域，本發明通過調整M_n+1AX_n相組分(M、A、X位置元素)或結構(n值)改變MAX相表面性質，最終達到調控Ag與MAX潤濕行為的目的，使得二者呈現從潤濕(潤濕角90°)到不潤濕(潤濕角90°)的狀態變化。該技術對于開發高性能、無鎘環保的Ag?MAX電接觸材料具有重要意義。

技術領域

本發明屬于金屬-陶瓷界面潤濕技術領域，具體涉及一種銀與MAX相高溫潤濕性的調控方法。

背景技術

Ag基電觸頭材料廣泛應用于低壓電路中，被成為“萬能觸頭”的Ag-CdO因為Cd毒問題已被禁止使用，而一些無Cd觸頭材料也各自具有局限性，不能完全取代CdO。因此，開發性能優異且環保的新型增強相是Ag基觸頭材料的一個重要的研究方向。

近年來，一種新型的導電陶瓷MAX相進入人們視野，由于復雜的鍵合結構，所以MAX相罕見地兼具金屬和陶瓷特性，其諸多優異性能也非常契合Ag基電接觸材料增強相的要求。目前課題組前期已通過粉末冶金的方法制備Ag/Ti₃AlC₂、Ag/Ti₂AlC、Ag/Ti₂SnC、Ag/Ti₃SiC₂復合材料，并發現Ag-Ti₃AlC₂的抗電弧侵蝕性能可以媲美Ag-CdO，所以Ag-MAX材料在低壓電接觸領域具有顯著的應用潛力。

在Ag基觸頭材料中，Ag與增強相之間的潤濕性對于觸頭材料的性能具有重要影響：①Ag會在電弧放電產生的高溫下形成Ag熔池，Ag與增強相之間良好的潤濕性可以增加熔池粘度，降低Ag的飛濺，從而提高電觸頭材料的抗材料轉移性能；②當溫度逐漸冷卻下來，良好的潤濕性可以提高界面結合強度，減少空洞或者微裂紋等缺陷，從而提高電觸頭材料的耐電弧侵蝕性能。

界面潤濕性包括反應性潤濕與非反應性潤濕，研究發現對于Ag-MAX體系，MAX相的基體性質決定其余Ag之間的高溫潤濕性。本發明通過調整M_n+1AX_n相組分(M、A、X位置元素)或結構(n值)改變MAX相表面性質，最終達到調控Ag與MAX潤濕行為的目的，使得二者呈現從潤濕(潤濕角90°)到不潤濕(潤濕角90°)的狀態變化。該技術對于開發高性能、無鎘環保的Ag-MAX電接觸材料具有重要意義。

發明內容：

技術問題：本發明的目的在于提出一種銀與MAX相高溫潤濕性的調控方法，針對金屬銀與MAX材料高溫潤濕性的調控問題，提出了通過調整M_n+1AX_n相組分(M、A、X位置元素)或結構(n值)改變MAX相表面性質，最終達到調控Ag與MAX潤濕行為的目的，使得二者呈現從潤濕(潤濕角90°)到不潤濕(潤濕角90°)的狀態變化。

技術方案：本發明采用如下技術方案：

一種銀與MAX相高溫潤濕性的調控方法，包括如下步驟：

S1：以MAX相粉末為原料，通過放電等離子技術燒結制備高純、致密的MAX基體材料；

S2：用座滴法測試MAX相與Ag的高溫潤濕性；

S3：通過調整M_n+1AX_n相組分或者結構實現潤濕性調控。

進一步地，步驟S1中，MAX相粉末純度大于97％，粒徑5-75μm；放電等離子燒結工藝：5-50℃/min的升溫速率加熱到1200-1550℃，保溫10-120min，燒結過程中施加壓力10-50MPa；制備的MAX塊體材料相對密度大于95％。