CN112760513A

CN112760513A - 一种银氧化锡电触头材料及其制备工艺

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Publication number: CN112760513A
Application number: CN202011605269.4A
Authority: CN
Inventors: 李石华; 戚双祥
Original assignee: Ningbo Dongda Shenle Electric Alloy Co ltd
Current assignee: Ningbo Dongda Shenle Electric Alloy Co ltd
Priority date: 2020-12-30
Filing date: 2020-12-30
Publication date: 2021-05-07
Anticipated expiration: 2040-12-30
Also published as: CN112760513B

Abstract

本发明涉及电触头材料制造技术领域,尤其涉及一种银氧化锡电触头材料及其制备工艺，各组分质量分数为银（Ag)：92‑80%，氧化锡（SnO2)：4‑17%，五氧化二铌(Nb2O5)：0.1‑4%，五氧化二钽(Ta2O5)：0.1‑4%；氧化锡粉末与五氧化二钽粉末以及五氧化二铌粉末通过球磨后，再在氢气下还原扩散，经在空气中高温煅烧，粉碎后得到锡钽铌复合氧化物粉末，银粉末与钽铌锡复合氧化物粉末机械混合后，进行球磨，压制，烧结，复压后，制成银氧化锡材料电触头，本发明所制得电触头材料在添加钽铌元素后，能有效改善目前内氧化法工艺制造的银氧化锡电触头材料在电弧高温环境下的抗粘接性能，并具有良好的电性能。

Description

一种银氧化锡电触头材料及其制备工艺

技术领域

本发明涉及电触头材料制造技术领域,尤其涉及一种银氧化锡电触头材料及其制备工艺。

背景技术

现有技术中，制备电触头材料的方法是将锡（Sn）、铋（Bi）、铜（Cu）、铟（In）和镍（Ni）与银（Ag），置于中频熔炼炉内熔炼成合金熔液，制成Ag合金；在含氧气氛中高温烧结，得到银氧化锡材料。

采用该方法所制成的银氧化锡材料电触头材料存在一定缺陷，1.材料中心存在贫氧化区域，造成局部成分不均匀，且铋（Bi），铟（In）等低熔点主要金属氧化物添加剂在电弧高温下容易熔融挥发，其中三氧化二铋（Bi2O3）熔点：824摄氏度，三氧化二铟（In2O3）：挥发点850摄氏度，低于银（Ag)熔点：960摄氏度，铜和镍添加比例有限，且以上元素添加过量导致材料机械加工性能恶化；2.由于银（Ag)的熔点是960摄氏度，合金熔炼时无法添加一些对改善电气性能有益的特殊添加剂,如钽(Ta熔点为2995摄氏度），铌（Nb熔点为2477摄氏度）等高温金属元素。

发明内容

针对上述现有技术的现状，本发明为开发一种含有钽(Ta)，铌（Nb)高温元素的粉末冶金法银氧化锡材料，改善目前内氧化法工艺制造的银氧化锡电触头材料在电弧高温环境下的抗粘接性能，从而提供了一种银氧化锡电触头材料及其制备工艺。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种银氧化锡电触头材料，各组分质量分数为银（Ag)：92-80%，氧化锡（SnO2)：4-17%，五氧化二铌 (Nb2O5)：0.1-4%，五氧化二钽(Ta2O5)：0.1-4%；氧化锡粉末与五氧化二钽粉末以及五氧化二铌粉末通过球磨后，再在氢气下还原扩散，经在空气中高温煅烧，粉碎后得到锡钽铌复合氧化物粉末，银粉末与钽铌锡复合氧化物粉末机械混合后，进行球磨，压制，烧结，复压后，制成银氧化锡材料电触头。

一种银氧化锡电触头材料的制备工艺，其制备方法包括如下步骤：

（1）配料比例为，配料比例银（Ag)：90%，氧化锡（SnO2)：8.8%，五氧化二铌(Nb2O5)：0.6%，五氧化二钽(Ta2O5)：0.6%；

（2）在氧化锡粉末内加入五氧化二铌粉末和五氧化二钽粉末，球磨24小时，在氢气退火炉中700摄氏度保温2小时，转空气气氛保温3小时，粉碎后过325目筛网，制成锡钽铌复合氧化物粉末；

（3）将步骤（2）制成锡钽铌复合氧化物粉末同银粉末混合4小时，混合结束后球磨12小时；

（4）压制：将粉末颗粒通过压制机压制成毛坯，尺寸规格为直径5.0mm,厚度1.0mm；

（5）烧结：在空气中烧结4小时，烧结温度为900摄氏度；

（7）复压：对触头尺寸进行精整,尺寸规格为直径5.0mm,厚度0.89mm

（8）检测：密度，硬度，导电率，金相，电性能检测。

优选的，步骤（4）中所述压制机为新型自动压制机，可实现高效压制，其特征在于，包括机体，所述机体内的上盖板上安装有下冲压装置，所述下冲压装置内设有第一驱动电机及距离检测传感器，所述第一驱动电机用以驱动所述下压装置上的冲头进行下压运动，所述第一驱动机构及所述距离检测传感器均与控制器相连接，所述控制器安装于所述机体内，所述控制器由安装于所述机体外的电柜箱供电，相对于所述下压装置的所述机体下盖板上安装有上顶装置，所述上顶装置内设有第二驱动电机及障碍物检测传感器，所述第二驱动电机及所述障碍物检测传感器均连接所述控制器，所述上顶装置上的顶头在所述第二驱动电机的驱动下实现向上顶出，所述上顶装置的表面连接有模具安装座，所述模具安装座内用开有空腔，所述空腔内用于安装压装模具，所述压装模具内用于放至粉末颗粒，在所述冲头的下压运动下压制成毛坯，并再在所述顶头的上顶运动下将毛坯顶出。

通过采用上述技术方案，在控制器的作用下，可实现对第一驱动电机及第二驱动电机的自动开断，上述上顶装置内设有障碍物检测传感器，当检测到压装模具内放有的材料达到感应值时，障碍物检测传感器将所得信号传递给控制器，控制器经由分析后控制上顶装置运转，运转时会先启动上顶装置内的距离检测传感器，检测初始高度并测量冲头与压装模具内粉末颗粒的放置高度，距离小于设置值时无法启动，避免冲头与压装模具之间如若有其他物品干涉或人工在操作时出现的不安全因素，如若在设定值，则控制器控制冲头下压，从而实现压制毛坯，上顶装置在感受到冲击后，障碍物检测传感器会给控制器反馈信号，从而控制顶头顶出，以实现毛坯自动脱模。

进一步设置为，所述机体内设有推出装置，所述推出装置固定于第一安装座内，所述第一安装座固定于所述压制机的内壁上，所述推出装置包含第三驱动电机，所述第三驱动电机连接于控制器，所述第三驱动机构的转轴端套接有齿状圆柱，所述齿状圆柱用于带动啮合于两个转动轴上的齿带，所述转动轴轴连接于所述推出装置两端的第二安装座内，所述齿带在所述转动轴的带动下进行环形转动，所述齿带的一边齿轮连接有滑块，所述滑块为卡接于所述推出机构的第一滑道内，从而实现所述滑块在所述齿带的带动下，在所述齿带的一边来回运动，所述滑块连接于推出杆的一端，所述推出杆的另一端连接有放料盒，所述放料盒通过限位块卡接于所述模具安装座的第二滑道内，所述限位块内设有受力传感器，所述受力传感器与所述控制器相连接，所述放料盒在所述滑块的带动下在所述第二滑道内来回滑动，从而实现将毛坯推出所述机体。

通过采用上述技术方案，脱模完成后，毛坯会被顶到与模具安装座同一水平高度，障碍物检测传感器将顶出信号传递给控制器，控制器经数据分析后控制推出装置的第三驱动电机运转，从而在齿状圆柱的带动下，齿带绕着转动轴运转，并带动滑块在第一滑动内向前运动，推出杆带动放料盒在第二滑道的作用下向前推出，从而将毛坯推至放设好的放料筐中，由于放料盒的底部设有限位块，限位块会限制放料盒推出距离，放料盒在推出时受到限位块的作用会受到一个往回的力，所产生的力通过限位块内设有的受力传感器将受力信号反馈至控制器，从而控制第三驱动电机反转，从而实现放料盒推回。

进一步设置为，所述放料盒的顶端开有进料口，所述放料盒的底端开有多个出料口，所述进料口连接有管路，所述管路的另一端连接于进料装置的出料口，所述进料装置为内嵌于所述压制机的顶板，将粉末颗粒倒入所述进料装置内，经由所述管路落入所述放料盒内，所述放料盒在所述滑块的带动下推至所述压装模具上，所述放料盒内的粉末颗粒通过所述出料口落入所述压装模具内，从而实现自动加料。

通过采用上述技术方案，放料盒顶端的进料口通过管路与进料装置相连接，放料盒内的材料一减少即可实现自动加料，放料盒底端开有多个出料口，可在推料盒将毛坯推出后，可自动给压装模具内加料，从而实现自动加料。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

通过采用上述技术方案,本发明所制得电触头材料在添加钽铌元素后，能有效改善目前内氧化法工艺制造的银氧化锡电触头材料在电弧高温环境下的抗粘接性能，在经过电性能测试后，通过反复接通，本发明材料所产生的粘接次数均为0，并具有良好的电性能。

而本发明中所采用的新型自动压制机，能够实现高效的实现毛坯制造，且安全系数高，通过各个传感器的设置，以及控制器的算法计算从而实现压制机内各大功能模块的有序运转，从而提高效率。

附图说明

图1为常规内氧化工艺的金相图；

图2为本发明材料的金相图；

图3为本发明实施例1所制备的的金相图；

图4为本发明实施例2所制备的的金相图；

图5为本发明实施例3所制备的的金相图；

图6为本发明实施例4所制备的的金相图；

图7为压制机的整体结构示意图。

其中包括：1、机体；11、冲压装置；111、冲头；12、控制器；13、上顶装置；131、顶头；14、模具安装座；141、空腔；142、压装模具；143、第二滑道；15、推出装置；151、第一安装座；152、齿状圆柱；153、转动轴；154、齿带；155、第二安装座；156、滑块；157、第一滑道；158、推出杆；16、放料盒；17、进料装置；2、电柜箱。

具体实施方式

如图1至图7所示，本发明公开的一种银氧化锡电触头材料及其制备工艺。

一种银氧化锡电触头材料的制备工艺，具有为：

实施例1

其制备方法包括如下步骤：

（1）配料比例为，配料比例银（Ag)：90%，氧化锡（SnO2)：8.8%，五氧化二铌(Nb2O5)：0.4%，五氧化二钽(Ta2O5)：0.6%；

（5）烧结：在空气中烧结4小时，烧结温度为900摄氏度；

（8）检测：密度，硬度，导电率，金相，电性能检测。

实施例2

其制备方法包括如下步骤：

（1）配料比例为，配料比例银（Ag)：88%，氧化锡（SnO2)：10%，五氧化二铌 (Nb2O5)：1%，五氧化二钽(Ta2O5)：1%；

（5）烧结：在空气中烧结4小时，烧结温度为910摄氏度；

（8）检测：密度，硬度，导电率，金相，电性能检测。

实施例3

其制备方法包括如下步骤：

（1）配料比例为，配料比例银（Ag)：85%，氧化锡（SnO2)：12%，五氧化二铌 (Nb2O5)：1.5%，五氧化二钽(Ta2O5)：1.5%；

（5）烧结：在空气中烧结5小时，烧结温度为920摄氏度；

（8）检测：密度，硬度，导电率，金相，电性能检测。

实施例4

其制备方法包括如下步骤：

（1）配料比例为，配料比例银（Ag)：80%，氧化锡（SnO2)：17%，五氧化二铌 (Nb2O5)：1.5%，五氧化二钽(Ta2O5)：1.5%；

（5）烧结：在空气中烧结5小时，烧结温度为930摄氏度；

（8）检测：密度，硬度，导电率，金相，电性能检测。

技术效果:

测试标准参照GB/T8633-2006铆钉型电触头用线材用技术条件；JB/T8985-1999电触头材料金相检验方法；GB 10963-1《电气附件家用及类似场所用过电流保护断路器第1部分:用于交流的断路器》

由上述表格所知，通过本发明的制备方法所制备一种银氧化锡电触头材料经过电性能测试，通过反复接通，本发明材料所产生的粘接次数均为0，能有效改善目前内氧化法工艺制造的银氧化锡电触头材料在电弧高温环境下的抗粘接性能，具有良好的电性能。

本发明的压制机为新型自动压制机，可实现高效压制，包括机体1，机体1内的上盖板上安装有下冲压装置11，下冲压装置11内设有第一驱动电机及距离检测传感器，第一驱动电机用以驱动下压装置上的冲头111进行下压运动，第一驱动机构及距离检测传感器均与控制器12相连接，控制器12安装于机体1内，控制器12由安装于机体1外的控制柜供电，相对于下压装置的机体1下盖板上安装有上顶装置13，上顶装置13内设有第二驱动电机及障碍物检测传感器，第二驱动电机及障碍物检测传感器均连接控制器12，上顶装置13上的顶头131在第二驱动电机的驱动下实现向上顶出，上顶装置13的表面连接有模具安装座14，模具安装座14内用开有空腔141，空腔141内用于安装压装模具142，压装模具142内用于放至上述步骤（4）中所制得的颗粒，在冲头111的下压运动下压制成毛坯，并再在顶头131的上顶运动下将毛坯顶出，在控制器12的作用下，可实现对第一驱动电机及第二驱动电机的自动开断，上述上顶装置13内设有障碍物检测传感器，当检测到压装模具142内放有的材料达到感应值时，障碍物检测传感器将所得信号传递给控制器12，控制器12经由分析后控制上顶装置13运转，运转时会先启动上顶装置13内的距离检测传感器，检测初始高度并测量冲头111与压装模具142内材料的放置高度，距离小于设置值时无法启动，避免冲头111与压装模具142之间如若有其他物品干涉或人工在操作时出现的不安全因素，如若在设定值，则控制器12控制冲头111下压，从而实现压制毛坯，上顶装置13在感受到冲击后，障碍物检测传感器会给控制器12反馈信号，从而控制顶头131顶出，以实现毛坯自动脱模。

机体1内设有推出装置15，推出装置15固定于第一安装座151内，第一安装座151固定于压制机的内壁上，推出装置15包含第三驱动电机，第三驱动电机连接于控制器12，第三驱动机构的转轴端套接有齿状圆柱152，齿状圆柱152用于带动啮合于两个转动轴153上的齿带154，转动轴153轴连接于推出装置15两端的第二安装座155内，齿带154在转动轴153的带动下进行环形转动，齿带154的一边齿轮连接有滑块156，滑块156为卡接于推出机构的第一滑道157内，从而实现滑块156在齿带154的带动下，在齿带154的一边来回运动，滑块156连接于推出杆158的一端，推出杆158的另一端连接有放料盒16，放料盒16通过限位块卡接于所述模具安装座14的第二滑道143内，限位块内设有受力传感器，受力传感器与控制器12相连，接放料盒16在滑块156的带动下在第二滑道143内来回滑动，从而实现将毛坯推出机体1，脱模完成后，毛坯会被顶到与模具安装座14同一水平高度，障碍物检测传感器将顶出信号传递给控制器12，控制器12经数据分析后控制推出装置15的第三驱动电机运转，从而在齿状圆柱152的带动下，齿带154绕着转动轴153运转，并带动滑块156在第一滑动内向前运动，推出杆158带动放料盒16在第二滑道143的作用下向前推出，从而将毛坯推至放设好的放料筐中，由于放料盒16的底部设有限位块，限位块会限制放料盒16推出距离，放料盒16在推出时受到限位块的作用会受到一个往回的力，所产生的力通过限位块内设有的受力传感器将受力信号反馈至控制器12，从而控制第三驱动电机反转，从而实现放料盒16推回。

放料盒16的顶端开有进料口，放料盒16的底端开有多个出料口，进料口连接有管路，管路的另一端连接于进料装置17的出料口，进料装置17为内嵌于压制机的顶板，将上述步骤（4）中所制得的颗粒倒入进料装置17内，经由管路落入放料盒16内，放料盒16在滑块156的带动下推至压装模具142上，放料盒16内的颗粒通过出料口落入压装模具142内，从而实现自动加料，放料盒16顶端的进料口通过管路与进料装置17相连接，放料盒16内的材料一减少即可实现自动加料，放料盒16底端开有多个出料口，可在推料盒将毛坯推出后，可自动给压装模具142内加料，从而实现自动加料。

本实施例中新型自动压制机的实施原理为：将需要压制的材料倒入进料装置17，材料会顺着管路从放料盒16的进料口落入放料盒16当中，上顶装置13内的障碍物检测传感器在检测到压装模具142内无材料时，会将信息反馈至控制器12，控制器12控制推出装置15内的第三驱动电机运行，使得放料盒16在滑块156的带动下向前推移，在推移过程中，材料会从放料盒16底端上多个出料口落入压装模具142内，且实现自动加料，限位块的设置会限制放料盒16推出距离，放料盒16在推出时受到限位块的作用会受到一个往回的力，所产生的力通过限位块内设有的受力传感器将受力信号反馈至控制器12，从而控制第三驱动电机反转，从而实现放料盒16推回，上顶装置13内的障碍物检测传感器检测到压装模具142内的材料到达感应值则会将信号传递至控制器12，控制器12控制冲压装置11的距离传感器启动，检测顶头131至压装模具142的距离，如未达到则会将信号反馈至控制器12，控制器12在控制推出装置15再次推出，距离传感器在检测到规定范围的距离数值后，会在控制器12的控制下驱动第一驱动电机运转，从而实现自动冲压制得毛坯，如若超出，或低于距离数值，则不会控制冲头111进行冲压，以防止毛坯质量不过关，或者发生机器损坏，又或是人工操作时避免人受伤，上顶装置13在受到冲压上顶装置13在感受到冲击后，障碍物检测传感器会给控制器12反馈信号，从而控制顶头131顶出，以实现毛坯自动脱模，脱模完成后，毛坯会被顶到与模具安装座14同一水平高度，障碍物检测传感器将顶出信号传递给控制器12，控制器12再对推出装置15进行控制，使得放料盒16推出，将毛坯顶置放料框，从而实现自动高效的压制毛坯。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神与范围。

Claims

1.一种银氧化锡电触头材料，其特征在于，各组分质量分数为银（Ag)：92-80%，氧化锡（SnO2)：4-17%，五氧化二铌 (Nb2O5)：0.1-4%，五氧化二钽(Ta2O5)：0.1-4%；氧化锡粉末与五氧化二钽粉末以及五氧化二铌粉末通过球磨后，再在氢气下还原扩散，经在空气中高温煅烧，粉碎后得到锡钽铌复合氧化物粉末，银粉末与钽铌锡复合氧化物粉末机械混合后，进行球磨，压制，烧结，复压后，制成银氧化锡材料电触头。

2.一种银氧化锡电触头材料的制备工艺，其制备方法包括如下步骤：

配料比例为，配料比例银（Ag)：90%，氧化锡（SnO2)：8.8%，五氧化二铌 (Nb2O5)：0.6%，五氧化二钽(Ta2O5)：0.6%；

在氧化锡粉末内加入五氧化二铌粉末和五氧化二钽粉末，球磨24小时，在氢气退火炉中700摄氏度保温2小时，转空气气氛保温3小时，粉碎后过325目筛网，制成锡钽铌复合氧化物粉末；

（5）烧结：在空气中烧结4小时，烧结温度为900摄氏度；

（8）检测：密度，硬度，导电率，金相，电性能检测。

3.根据权利要求2的一种银氧化锡电触头材料的制备工艺，步骤（4）中所述压制机为新型自动压制机，可实现高效压制，其特征在于，包括机体(1)，所述机体(1)内的上盖板上安装有下冲压装置(11)，所述下冲压装置(11)内设有第一驱动电机及距离检测传感器，所述第一驱动电机用以驱动所述下压装置上的冲头(111)进行下压运动，所述第一驱动机构及所述距离检测传感器均与控制器(12)相连接，所述控制器(12)安装于所述机体(1)内，所述控制器(12)由安装于所述机体(1)外的电柜箱(2)供电，相对于所述下压装置的所述机体(1)下盖板上安装有上顶装置(13)，所述上顶装置(13)内设有第二驱动电机及障碍物检测传感器，所述第二驱动电机及所述障碍物检测传感器均连接所述控制器(12)，所述上顶装置(13)上的顶头(131)在所述第二驱动电机的驱动下实现向上顶出，所述上顶装置(13)的表面连接有模具安装座(14)，所述模具安装座(14)内用开有空腔(141)，所述空腔(141)内用于安装压装模具(142)，所述压装模具(142)内用于放至粉末颗粒，在所述冲头(111)的下压运动下压制成毛坯，并再在所述顶头(131)的上顶运动下将毛坯顶出。

4.根据权利要求3的一种银氧化锡电触头材料的制备工艺，所述机体(1)内设有推出装置(15)，所述推出装置(15)固定于第一安装座(151)内，所述第一安装座(151)固定于所述压制机的内壁上，所述推出装置(15)包含第三驱动电机，所述第三驱动电机连接于控制器(12)，所述第三驱动机构的转轴端套接有齿状圆柱(152)，所述齿状圆柱(152)用于带动啮合于两个转动轴(153)上的齿带(154)，所述转动轴(153)轴连接于所述推出装置(15)两端的第二安装座(155)内，所述齿带(154)在所述转动轴(153)的带动下进行环形转动，所述齿带(154)的一边齿轮连接有滑块(156)，所述滑块(156)为卡接于所述推出机构的第一滑道(157)内，从而实现所述滑块(156)在所述齿带(154)的带动下，在所述齿带(154)的一边来回运动，所述滑块(156)连接于推出杆(158)的一端，所述推出杆(158)的另一端连接有放料盒(16)，所述放料盒(16)通过限位块卡接于所述模具安装座(14)的第二滑道(143)内，所述限位块内设有受力传感器，所述受力传感器与所述控制器(12)相连接，所述放料盒(16)在所述滑块(156)的带动下在所述第二滑道(143)内来回滑动，从而实现将毛坯推出所述机体(1)。

5.根据权利要求4的一种银氧化锡电触头材料的制备工艺，所述放料盒(16)的顶端开有进料口，所述放料盒(16)的底端开有多个出料口，所述进料口连接有管路，所述管路的另一端连接于进料装置(17)的出料口，所述进料装置(17)为内嵌于所述压制机的顶板，粉末颗粒为倒置于进料装置(17)内，经由所述管路落入所述放料盒(16)内，所述放料盒(16)在所述滑块(156)的带动下推至所述压装模具(142)上，所述放料盒(16)内的粉末颗粒通过所述出料口落入所述压装模具(142)内，从而实现自动加料。