阅读说明：本技术 一种银氧化锌电接触材料及其制备方法 (Silver zinc oxide electric contact material and preparation method thereof ) 是由 陈杨方 李�杰 颜小芳 柏小平 张明江 杨昌麟 陈松扬 于 2020-12-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种银氧化锌电接触材料及其制备方法,包括Ag86.5～92wt.％,ZnO5～10wt.％,SnO-22～3wt.％,CuO 1～3wt.％,Li-2O 0.5～2wt.％,其他添加物0.5～2wt.％,制备方法如下：首先利用Ag锭、Zn锭、Sn、Cu、Li及添加物,制备AgZn合金锭子,经过车削表皮、加热挤成丝材、拉拔至直径2.0mm、冲成断丝、氧化、压制成锭、烧结、热挤压、拉拔等工序,最终做成成品丝材。本发明优点是：通过在材料中添加Li、Cu、Sn元素的方法,获得了更细小的球形氧化物颗粒,同时使氧化物颗粒弥散分布在Ag基体上,提高了材料的致密度,增加了材料的抗电弧侵蚀性,抗熔焊性。同时所制成的丝材做成铆钉触点,铆钉冷镦过程开裂比例明显降低,其在直流或交流条件下,获得的电寿命均可达到10万次以上,拥有较高的抗烧损能力和电寿命。(The invention discloses a silver zinc oxide electrical contact material and a preparation method thereof, wherein the silver zinc oxide electrical contact material comprises Ag86.5-92 wt.%, ZnO 5-10 wt.%, and SnO 2 2～3wt.％，CuO 1～3wt.％，Li 2 0.5-2 wt.% of O and 0.5-2 wt.% of other additives, and the preparation method comprises the following steps: firstly, preparing an AgZn alloy spindle by utilizing Ag ingot, Zn ingot, Sn, Cu, Li and additives, turning a surface skin, heating and extruding into a wire material, drawing to the diameter of 2.0mm, punching into a broken wire, oxidizing, pressing into an ingot, sintering, hot extruding, drawing and the like, and finally preparing a finished wire material. The invention has the advantages that: by adding Li and C to the materialThe method of u and Sn elements obtains finer spherical oxide particles, and simultaneously, the oxide particles are dispersed and distributed on the Ag matrix, so that the density of the material is improved, and the arc erosion resistance and the fusion welding resistance of the material are increased. Meanwhile, the manufactured wire is used for manufacturing a rivet contact, the cracking proportion of the rivet in the cold heading process is obviously reduced, the obtained electric service life can reach more than 10 ten thousand times under the direct current or alternating current condition, and the rivet contact has higher burning loss resistance and longer electric service life.)

一种银氧化锌电接触材料及其制备方法

技术领域

本发明属于电工材料制造领域，特别涉及一种银氧化锌电接触材料及其制备方法。

背景技术

银基电接触材料具有优良的导电性和导热性，由于纯银硬度低，抗电磨损性较差的缘故，通常需要在银基体中添加其它添加物来增强其材料的电性能，如触点的抗熔焊性，电寿命以及耐电弧烧损等。银氧化锌(AgZnO)就是其中一种，其具有较好的抗熔焊性和抗电弧侵蚀性，可应用于功率继电器、通用继电器中。目前制备AgZnO的主要方法有粉末冶金法、合金内氧化法以及雾化工艺，雾化工艺是通过将合金熔液用空气或冷却水雾化成粉末，再经过粉体预氧化和高温氧化工艺制成合金氧化粉末，最终将粉末压制成型做成电接触材料；而合金内氧化法是通过合金熔铸和合金氧化来制备电接触材料的。然而以上工艺所制作的电接触材料中均存在材料致密度小，触点铆钉冷镦成型时开裂问题，影响材料的使用性能，此外，现有材料烧结密度较低，也需要对现有电接触材料配方或制作工艺进行改进。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种银氧化锌电接触材料及其制备方法，该方法可以提高触点电寿命，材料致密度，提升材料性能，获得塑性更好的银氧化锌电接触材料。

为实现上述目的，本发明的技术方案是一种银氧化锌电接触材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)熔炼合金锭的制备：按照银氧化锌电接触材料的配方，投入Ag板和Zn板以及添加物，所述的添加物为Li、Cu和Sn，预先熔炼AgZn合金并将溶液浇铸进模具内制成AgZn合金锭子；

(2)车削处理：将浇铸好的AgZn合金锭子表面一层氧化皮使用车床去除掉，单边车下量为1-2mm；

(3)挤压处理：将车削好的锭坯进行预热，预热温度为700±10℃，然后在此温度下将其装入油压挤压机中挤压成第一丝材；

(4)拉拔，切断处理；根据拉拔工艺，通过拉丝机将所述的第一丝材拉成直径更小的第二丝材，再将第二丝材切成小料段。

(5)内氧化：将切好的小料段加入内氧化炉中，并通入氧气，启动氧化炉，升温至700-800℃，时间20-30小时，氧气压力0.4-0.8MPa最后氧化完成后取出物料，准备进行压锭；

(6)压锭处理：将氧化好的料段使用液压机，压制成AgZnO锭坯，液压机压力为30±2MPa；

(7)烧结处理：将AgZnO锭坯装入烧结炉中于700～800℃下进行烧结，时间为2～6h；

(8)挤压：将烧结好的AgZnO锭子进行加热，加热温度为700-800℃，加热时间3-5小时，然后使用挤压机成型为半成品丝材；

(9)拉拔处理：根据拉拔工艺，通过中频拉丝机将半成品丝材拉成直径更小的成品丝材。

进一步设置是所述步骤(6)的压锭保压时间15s。

进一步设置是所述步骤(9)的拉拔工艺中的中频拉丝机的工艺参数为拉丝速度4.5Hz，电流强度12A。

本发明还提供一种银氧化锌电接触材料，包括以下组分，按照重量百分比计算：

Ag 83.5～91.5wt.％，ZnO 5～10wt.％，SnO₂ 2～3wt.％，CuO 0.5～1wt.％，Li₂O0.5～1wt.％，其他添加物0.5～1.5wt.％，所述的其他添加物是指Ni、Te等元素。

本发明可取得以下有益效果：

(1)相比于现有银氧化锌材料，本发明中添加了Li、Cu、Sn元素的方法，Li元素的添加是的AgZnO的烧结过程得到活化，从而改善了了材料的致密度，并使得材料中ZnO颗粒呈现球形化，同时，微量的Sn可以使得氧化物颗粒更加细小，Cu元素可以使得氧化物颗粒弥散地分布在银基体上，而在Sn、Cu元素的共同作用下，可消除原有AgZnO材料中的片状结构对电性能的影响，在这三种微量元素的共同作用下提高了材料的抗熔焊、抗烧性能，进一步地提高了材料的电寿命；

(2)由于材料中氧化物颗粒的形状和分布及材料的致密度得以改善，进一步地降低了铆钉触点成型时的开裂比例。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明作进一步地详细描述。

实施例1：

(1)熔炼合金锭的制备：按照1炉25kg进行制造，先投入86wt.％Ag板和9.5wt.％Zn板以及2wt.％的Sn，1wt.％的Cu，1wt.％的Li及0.5wt.％的添加物，在中频熔炼炉内进行熔炼，熔炼温度设定为1200℃，熔炼时间0.5h，熔炼过程中使用石墨棒进行搅拌，然后将温度降至1100℃进行精炼，时间为12min，最后将精炼好的合金熔液倒入模具中，待凝固后放入水中进行冷却，最终制成AgZn合金锭子；

(2)车削处理：将浇铸好的合金锭子表面一层氧化皮使用车床去除掉，单边车下量为1-2mm，车床转速为2000rpm；

(3)挤压处理：将车削好的锭坯进行预热，预热温度为700±10℃，然后在此温度下将其装入油压挤压机中挤压成Φ6.0mm的丝材；

(4)拉拔，切断处理；根据拉拔工艺，通过拉丝机将Φ6.0mm的丝材拉成Φ2.0mm的丝材，再使用冲床将Φ2.0mm的丝材切成10-15mm的小段。

(5)内氧化：将切好的小料段加入内氧化炉中，并通入氧气，启动氧化炉，升温至700-800℃，时间20-30小时，氧气压力0.4-0.8MPa最后氧化完成后取出物料，准备进行压锭；

(6)压锭处理：将氧化好的料段使用液压机，压制成Φ90mm的锭子，液压机压力为30±2MPa；

(7)烧结处理：将锭坯装入烧结炉中于700～800℃下进行烧结，时间为2～6h；

(8)挤压：将烧结好的AgZnO锭子进行加热，加热温度为700-800℃，加热时间3-5小时，然后使用挤压机成型为Φ6mm规格的丝材；

(9)拉拔处理：根据拉拔工艺，通过中频拉丝机将Φ6mm的丝材拉成Φ1.88mm的丝材，拉拔工艺为：

Φ6.0Δ→→Φ5.6→→Φ5.2→→Φ4.9Δ→→Φ4.5→→Φ4.2Δ→→Φ3.9→→Φ3.6→→Φ3.4Δ→→Φ3.2→→Φ3.0→→Φ2.9Δ→→Φ2.7→→Φ2.5→→Φ2.3Δ→→Φ2.1→→Φ2.0→→Φ1.88

Δ代表退火，退火温度：850±10℃，保温2～6h，空气退火。其中“→→”代表热拉拔，“→”代表冷拉拔。

所述拉拔工艺中的中频拉丝机工艺参数为拉丝频率5.0Hz，电流强度10A；实施例2：

与实施例1的不同在于投入的原料含量不同，按照1炉25kg进行配置，投入88.5wt.％Ag板和7wt.％Zn板以及2wt.％的Sn，1wt.％的Cu，1wt.％的Li及0.5wt.％的添加物。

实施例3：

与实施例1和实施例2的区别在于投入的原料含量不同，按照1炉25kg进行配制，90.5wt.％Ag板和5wt.％Zn板以及2wt.％的Sn，1wt.％的Cu，1wt.％的Li及0.5wt.％的添加物。

利用上述实施例做成AgZnO/Cu铆钉触点进行模拟电性能实验，铆钉规格为动触点R3.2x1.4(0.5)+1.5x1.2SR20，静触点F3.2x1.4(0.5)+1.5x2.5。模拟电性能实验条件如下：250VAC、10A，闭合力100g，分断力60g，接触频率90次/分钟；20VDC、9A，闭合力100g，分断力50g，接触频率90次/分钟，实验结果见表1。

表1 AgZnO/Cu铆钉触点的电性能实验结果

实验结果显示三个实施例中实施例2的电性能最佳，同时与比较例相比，无论是在直流条件下还是交流条件下都具有很好的表现，接触电阻较低，电寿命均超过11万次，其他实施例均达到9.9万次以上，这主要归功于本发明中添加的Li元素，可以有效地提高材料的电寿命，这对制备的丝材乃至铆钉触点材料的组织进行了有效的改善。

本发明采用上述技术方案可以获得以下技术效果：

(1)相比于传统银氧化锌配方，本发明生产的材料制作的触点在直流条件下也表现出更好的电寿命，经测试，本材料在一定电流下寿命达10万次以上，具有较高的抗熔焊性，抗烧损能力；

(2)通过在材料中添加Li元素，提高了材料的致密度，且同时提高了材料的塑性变形能力；

(3)利用本发明制备的丝材所制作的铆钉的电寿命均达到10万次以上，拥有较低的接触电阻，接触电阻最低为0.5mΩ，电寿命最高可达到11万次左右。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。