CN109022841B - 一种Mo纳米颗粒增强银基电触头材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种Mo纳米颗粒增强银基电触头材料的制备方法，在真空条件下，将纳米球形Mo粉加入到熔化的银熔体中，并通过电磁搅拌后浇注，获得Mo纳米颗粒增强银基电触头的锭坯，采用挤压后拉拔或轧制制备成丝材或带材；该方法的最大优点在于可通过现有的设备进行熔炼，前期投入少；而且Mo以颗粒形式均匀分布在银基体中，从而使得该Ag‑Mo电触头材料与传统的粉末冶金电触头材料相比，其耐电磨损性、延展性、耐电弧侵蚀性均好于传统电触头材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种Mo纳米颗粒增强银基电触头材料的制备方法，属于低压电器触头材料技术领域。
背景技术
低压电器开关中的触头材料主要以银基复合材料为主，最早开发应用的Ag/CdO电触头材料由于存在元素Cd会导致环境污染、危害人类健康，而被欧盟ROS指令限制使用。近年来，Ag/Cu、Ag/Ni、Ag/C、Ag/W、Ag/MeO等触头材料在部分领域替代了传统Ag/CdO触头材料。虽然这些银基电触头材料基本能够满足市场的需求，但是这些替代材料的综合性能与Ag/CdO触头材料相比，仍存在不足，进而限制了电触头材料的应用范围。
传统银基电触头材料的制备工艺主要包括：粉末冶金、合金内氧化、熔渗法。粉末冶金是最基本的触头材料制备工艺，其流程简单，添加元素相对容易，且不受材料组分的约束。但是，简单的粉末混合过程难以保证增强相在银基体中的均匀分布，且制备过程中原料易受外界污染，缺陷多，导致材料电接触性能恶化。与粉末冶金法一样，其他制备工艺也存在或多或少的缺陷。为了解决传统制备工艺的不足，研究人员相继开发了化学共沉淀法、化学镀、高能球磨、溶胶-凝胶法等新型电触头材料制备工艺。虽然新型制备工艺在一定程度上弥补了传统制备工艺的不足，但是这些方法所制备的银基电触头材料与预期相比存在较大的差距。主要原因在于无论哪种方法所获得的银基电触头材料，其综合性能都达不到传统电触头材料AgCdO的优异程度。
发明内容
基于上述行业背景，本发明提出采用真空熔炼结合电磁搅拌技术来获得分布均匀Mo纳米球形颗粒增强的银基电触头材料，该材料在考虑到进一步提升银基电触头材料的综合性能时，兼顾了银钼电触头材料较低的制造成本，进一步推动银基电触头材料的工业应用。
本发明提供一种Mo纳米颗粒增强银基电触头材料的制备方法，具体包括以下步骤：在真空条件下，将纳米球形Mo粉加入到银熔体中，并通过电磁搅拌后浇注到模具中，获得Mo纳米颗粒增强银基电触头的锭坯，最后再采用挤压后拉拔或轧制制备成丝材或带材。
所述真空条件的真空度1×10-5 ~1×10-3Pa。
所述纳米球形Mo粉的粒度为40~60nm，Mo占最后所得材料的质量百分比为2%~18%。
所述银熔体的温度为1000~1150℃。
所述电磁搅拌的搅拌频率为2~5Hz。
所述电磁搅拌的搅拌时间为4~10min。
所述浇注温度为970~1000℃。
所述挤压温度为700~820℃，挤压压力为900~2000MPa。
本发明的有益效果：本发明通过现有的设备进行熔炼，前期投入较少；所获得的银基电触头材料中Mo相以颗粒形式均匀分布于基体中，其材料具有良好的耐电磨损性、延展性、耐电侵蚀性及较低的接触电阻，不仅有利于后续材料拉丝或轧制过程中的塑性变形，而且也改善了银基电触头材料的电接触性能和使用寿命，与熔渗法及机械合金化法等制备的电触头材料相比，材料致密度高，可达理论密度的99%。
附图说明
图1为本发明实施例3中制备得到的Mo纳米颗粒增强Ag基电触头材料的金相显微组织。
具体实施方案
以下结合实施例及附图对本发明作进一步阐述，但本发明的保护内容不限于实施例所述范围。
实施例1
一种Mo纳米颗粒增强银基电触头材料的制备方法，具体包括以下步骤：在真空度1×10-5Pa环境下，将市售的40nm的Mo粉按照最后得到的材料的质量百分比为2%的比例，加入到温度为1000℃的银熔体中，并在搅拌频率2Hz强度下进行电磁搅拌，电磁搅拌4min后，在浇注温度为970℃浇注成锭坯，再将该锭坯在挤压温度为 700℃，挤压压力为900MPa条件下挤压成杆坯，最后采用传统的拉拔工艺获得Mo纳米颗粒增强的银基电触头丝材，材料致密度高，可达理论密度的99%，具有良好的延展性、耐电磨损性及电弧侵蚀性。
实施例2
一种Mo纳米颗粒增强银基电触头材料的制备方法，具体包括以下步骤：在真空度1×10-5Pa环境下，将市售的45nm的Mo粉按照最后得到的材料的质量百分比为8%的比例，加入到温度为1100℃的银熔体中，并在搅拌频率4Hz强度下进行电磁搅拌，电磁搅拌6min后，在浇注温度为990℃浇注成锭坯，再将该锭坯在挤压温度为 750℃，挤压压力为1100MPa条件下挤压成杆坯；最后采用传统的拉拔工艺获得Mo纳米颗粒增强的银基电触头丝材，材料致密度高，可达理论密度的99%，具有良好的延展性、耐电磨损性及电弧侵蚀性。
实施例3
一种Mo纳米颗粒增强银基电触头材料的制备方法，具体包括以下步骤：在真空度1×10-4Pa环境下，将市售的50nm的Mo粉按照最后得到的材料的质量百分比为12%的比例，加入到温度为1050℃的银熔体中，并在搅拌频率3Hz强度下进行电磁搅拌，电磁搅拌8min后，在浇注温度为980℃浇注成锭坯，再将该锭坯在挤压温度为800℃，挤压压力为1500MPa条件下挤压成杆坯；最后采用传统的拉拔工艺获得Mo纳米颗粒增强的银基电触头丝材。
图1为本实施例所制备的Mo纳米颗粒增强银基电触头材料的金相显微组织，图中黑色区域为Mo相，白色区域为Ag基体，可以看出Mo增强相在Ag基体中分布均匀，不存在明显的团聚现象；材料致密度高，可达理论密度的99%，具有良好的延展性、耐电磨损性及电弧侵蚀性。
实施例4
一种Mo纳米颗粒增强银基电触头材料的制备方法，具体包括以下步骤：在真空度1×10-3Pa环境下，将市售的60nm的Mo粉按照最后得到的材料的质量百分比为18%的比例，加入到温度为1150℃的银熔体中，并在搅拌频率5Hz下进行电磁搅拌，电磁搅拌10min后，在浇注温度为1000℃浇注成锭坯，再将该锭坯在挤压温度为820℃，挤压压力为2000MPa条件下挤压成杆坯，最后采用传统的轧制工艺获得Mo纳米颗粒增强的银基电触头带材，材料致密度高，可达理论密度的99%，具有良好的延展性、耐电磨损性及电弧侵蚀性。
Claims (1)
1.一种Mo纳米颗粒增强银基电触头材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：在真空条件下，将纳米球形Mo粉加入到银熔体中，并通过电磁搅拌后浇注，浇注温度为970～1000℃获得Mo纳米颗粒增强银基电触头的锭坯，采用挤压后拉拔或轧制成丝材或带材，挤压温度为700～820℃，挤压压力为900～2000MPa；
所述真空条件的真空度为1×10-5～1×10-3Pa；
所述纳米球形Mo粉的粒度为40～60nm，Mo占最后所得材料的质量百分比为2％～18％；
所述银熔体的温度为1000～1150℃；
所述电磁搅拌的搅拌频率为2～5Hz；
所述电磁搅拌的搅拌时间为4～10min。
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