銀-金屬氧化物電觸頭材料的制備方法、裝置以及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實施例涉及電觸頭領(lǐng)域，并且具體地，涉及一種銀-金屬氧化物電觸頭材料的制備方法、裝置以及應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]電觸頭是電器開關(guān)、儀器儀表等的關(guān)鍵元件，承擔著接通、承載和分斷正常電流和故障電流的任務(wù)。在制造電觸頭的電觸頭材料中，銀基電觸頭材料是最重要、用量最大和最廉價的電觸頭材料，尤其是銀基金屬氧化物因其較好的耐電磨損、抗熔焊性和導(dǎo)電性，而在低壓電觸頭材料中得到廣泛的應(yīng)用。銀基金屬氧化物電觸頭材料一般含有兩個組分，一個組分是可以提供高的電導(dǎo)率、良好的抗氧化、氮化性能的純金屬Ag，另一個組分為金屬氧化物，主要決定電弧分斷性能，如Sn02、Zn0等，它們的加入可明顯提尚電觸頭材料的電觸頭性能，已研制出的電觸頭材料主要有Ag-ZnO、Ag-CuO、Ag-N1、Ag-SnO2等。目前，合金內(nèi)氧化法和粉末冶金法是工業(yè)化應(yīng)用較為廣泛的Ag-MeO電觸頭材料的制備工藝。就粉末冶金工藝來說，在原料粉末制備階段，主要采用機械混合，例如機械合金化法，采用這種混粉工藝，設(shè)備簡單，添加元素易控制，可以在較大范圍內(nèi)調(diào)整合金的成分，可以制備組織均勻、體積較大的觸頭，但若混粉時間(混粉條件)控制不好，易使粉末表面狀況或顆粒分布發(fā)生變化，造成成分偏析、加工硬化等，最終制備的材料密度較低，氧化物質(zhì)點較粗大，導(dǎo)致耐電弧腐蝕性較差影響觸頭電壽命。而內(nèi)氧化法的特點是合金密度高、觸頭電磨損小、壽命長、便于大批量生產(chǎn)，但缺點也很明顯，即產(chǎn)品尺寸不宜太厚，組織容易出現(xiàn)“貧氧區(qū)”導(dǎo)致不均勻性，從而使產(chǎn)品性能變壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的實施例提供了一種銀-金屬氧化物電觸頭材料制備方法和制備裝置，從而獲得強度和硬度顯著增強，加工性能、導(dǎo)電性能、耐電蝕性能和抗熔焊性能顯著提高，尤其是電壽命延長的電觸頭材料。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種銀-金屬氧化物電觸頭材料的制備方法，包括:
[0005](I)將含銀的前驅(qū)體溶液和金屬氧化物的前驅(qū)體溶液混合；
[0006](2)將還原劑與所得到的混合溶液反應(yīng)，以得到金屬氧化物前驅(qū)體所包覆的銀粉；以及
[0007](3)將所述銀粉在非還原性氣氛下進行熱處理，以制得銀-金屬氧化物電觸頭材料。
[0008]在本發(fā)明的一個實施例中，步驟(2)包括:將所述還原劑與所得到的混合溶液反應(yīng)，過濾反應(yīng)得到的懸浮體，并且干燥過濾得到的沉淀物，以得到所述金屬氧化物的前驅(qū)體所包覆的銀粉。
[0009]在本發(fā)明的另一個實施例中，所述含銀的前驅(qū)體溶液為銀濃度10?100ppm的銀氨溶液。
[0010]在本發(fā)明的另一個實施例中，所述金屬氧化物的前驅(qū)體溶液為金屬的醋酸鹽或者硝酸鹽溶液，其中所述金屬為Zn、Cu、In、N1、W、Mo中的一種或幾種。
[0011]在本發(fā)明的再一個實施例中，所述金屬氧化物為ZnO、CuO、In203、Ni20、W03、Mo0#的一種或幾種。
[0012]在本發(fā)明的再一個實施例中，所述還原劑為水合肼、抗壞血酸、硼氫化鈉中的一種或幾種。
[0013]在本發(fā)明的再一個實施例中，所述非還原性氣氛為惰性氣氛或氧化氣氛。
[0014]在本發(fā)明的再一個實施例中，所述惰性氣氛為氮氣和/或稀有氣體，其中所述稀有氣體為氬氣、氦氣、氖氣中的一種或幾種。
[0015]在本發(fā)明的再一個實施例中，所述熱處理為在150?800°C下煅燒I?12h。
[0016]在本發(fā)明的再一個實施例中，所述銀-金屬氧化物電觸頭材料中銀的質(zhì)量百分數(shù)為65?99%。
[0017]在本發(fā)明的再一個實施例中，所述銀-金屬氧化物電觸頭材料中的銀顆粒和/或金屬氧化物顆粒為納米級。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種銀-金屬氧化物電觸頭材料的制備裝置，包括；
[0019]混合反應(yīng)裝置，用于將含銀的前驅(qū)體溶液和金屬氧化物的前驅(qū)體溶液混合，并且將還原劑與所得到的混合溶液反應(yīng)，以得到金屬氧化物的前驅(qū)體所包覆的銀粉；以及
[0020]熱處理裝置，用于將所述銀粉在非還原性氣氛下進行熱處理，以制得銀-金屬氧化物電觸頭材料。
[0021]在本發(fā)明的一個實施例中，所述制備裝置還包括過濾裝置，用于過濾所述混合反應(yīng)裝置中反應(yīng)得到的懸浮體，以及干燥裝置，用于干燥所述過濾裝置中過濾得到的沉淀物。
[0022]在本發(fā)明的另一個實施例中，所述含銀的前驅(qū)體溶液為銀濃度10?100ppm的銀氨溶液。
[0023]在本發(fā)明的另一個實施例中，所述金屬氧化物的前驅(qū)體溶液為金屬的醋酸鹽或者硝酸鹽溶液，其中所述金屬為Zn、Cu、In、N1、W、Mo中的一種或幾種。
[0024]在本發(fā)明的再一個實施例中，所述金屬氧化物為Zn0、Cu0、In203、Ni20、W03、Mo03*的一種或幾種。
[0025]在本發(fā)明的再一個實施例中，所述還原劑為水合肼、抗壞血酸、硼氫化鈉中的一種。
[0026]在本發(fā)明的再一個實施例中，所述非還原性氣氛為惰性氣氛或氧化氣氛。
[0027]在本發(fā)明的再一個實施例中，所述惰性氣氛為氮氣和/或稀有氣體，其中所述稀有氣體為氬氣、氦氣、氖氣中的一種或幾種。
[0028]在本發(fā)明的再一個實施例中，所述熱處理為在150?800°C下煅燒I?12h。
[0029]在本發(fā)明的再一個實施例中，所述銀-金屬氧化物電觸頭材料中銀的質(zhì)量百分數(shù)為65?99%。
[0030]在本發(fā)明的再一個實施例中，所述銀-金屬氧化物電觸頭材料中銀顆粒和/或金屬氧化物顆粒為納米級。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種利用根據(jù)本發(fā)明的第一方面所述的銀-金屬氧化物電觸頭材料的制備方法所制得的銀-金屬氧化物電觸頭材料，其中所述銀-金屬氧化物電觸頭材料為納米級。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種利用根據(jù)本發(fā)明的第三方面所述的銀-金屬氧化物電觸頭材料制得的電觸頭，其中所述銀-金屬氧化物電觸頭材料為納米級。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的實施例的銀-金屬氧化物電觸頭材料的制備方法采用原位合成液相還原法進行混粉反應(yīng)，然后通過干燥、煅燒等熱處理，使得前驅(qū)體轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸锏募{米尺度粉末，并在納米尺度銀粉表面相應(yīng)位置生長形核，從而包覆納米尺度銀粉顆粒；其中納米金屬氧化物提供了強烈的彌散強化效果，改善了電觸頭的質(zhì)量，降低了電觸頭的電弧侵蝕；金屬氧化物和銀顆粒納米級的均勻復(fù)合細化顆粒，大大增大了銀與金屬氧化物之間的浸潤性，顯著延長電觸頭材料的電壽命，電壽命達到大于1000，000次。
【附圖說明】
[0034]現(xiàn)在將僅參照附圖通過示例對本發(fā)明的實施例進行描述，其中相似的部件用相同的附圖標記表示，附圖中:
[0035]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的銀-金屬氧化物電觸頭材料的制備方法的流程圖
[0036]圖2是根據(jù)本發(fā)明的制備方法的一個實施例制得的銀-氧化鋅樣品的SEM照片圖；
[0037]圖3是圖1的銀-氧化鋅樣品的TEM照片圖；
[0038]圖4是根據(jù)本發(fā)明的制備方法的另一個實施例制得的銀-氧化銅樣品的X射線衍射圖譜；
[0039]圖5是圖4的銀-氧化銅樣品的SEM照片圖；
[0040]圖6是圖4的銀-氧化銅樣品的TEM照片圖；
[0041]圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的銀-金屬氧化物電觸頭材料的制備裝置的示意圖；
[0042]圖8是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的銀-金屬氧化物電觸頭材料的制備裝置的示意圖；以及
[0043]圖9是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的銀-金屬氧化物電觸頭材料的制備裝置的示意圖。