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201610216456.0 一种TiH/AgCuO复合电触头材料及其制备工艺
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技术领域: 继电器/紧急保护器
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摘要

本发明提供了一种TiH/AgCuO复合电触头材料及其制备工艺,由如下重量份数的原料制备而得:TiH粉、Ag粉、CuO粉、铁粉、氧化铈、炭黑、氧化铋、钢纤维、碳化钒、氧化锌、碘化亚铕、氟锆酸铵、氧化钇、三氧化二镓、氮化铝。本发明的TiH/AgCuO复合电触头材料的致密度、导电率和硬度均处在一个较高水平,致密度高达97.6%,密度高达13.5g/cm3,导电率达24.7%IACS,硬度达244HB,综合性能良好,改善了现有电触头材料的不足,可满足微电子行业和电子信息行业对电触头的应用要求。

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2017年11月14日 法律状态:授权法律状态信息:授权
2017年10月20日 法律状态:专利申请权、专利权的转移法律状态信息:专利申请权的转移
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变更前权利人:362300 福建省泉州市南安市溪美成功工业区
变更后权利人:362300 福建省泉州市南安市溪美顶溪美路72号
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变更前权利人:南安市品龙新材料科技有限公司
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2017年10月10日 法律状态:专利申请权、专利权的转移法律状态信息:专利申请权的转移
变更事项:申请人
变更前权利人:苏州捷德瑞精密机械有限公司
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法律状态:专利申请权、专利权的转移法律状态信息:专利申请权的转移
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变更后权利人:362300 福建省泉州市南安市溪美成功工业区
登记生效日:
2016年07月20日 法律状态:实质审查的生效法律状态信息:实质审查的生效
IPC(主分类):H01H 1/0233
申请日:20160408
2016年06月22日 法律状态:公开法律状态信息:公开
{{formatDate(item.pd)}} 法律状态:{{i.status}}法律状态信息:{{i.info}}
权利要求

1.一种TiH/AgCuO复合电触头材料,其特征在于,由如下重量份数的原料制备而得:TiH粉25-40份、Ag粉2-9份、CuO粉15-28份、铁粉11-19份、氧化铈6-14份、炭黑1-7份、氧化铋3-9份、钢纤维1.8-5.6份、碳化钒2-6份、氧化锌1-9份、碘化亚铕1-4份、氟锆酸铵2-5份、氧化钇1.5-4份、三氧化二镓2-7份、氮化铝5-10份。

2.根据权利要求1所述的TiH/AgCuO复合电触头材料,其特征在于,由如下重量份数的原料制备而得:TiH粉31份、Ag粉4份、CuO粉18份、铁粉16份、氧化铈8份、炭黑3.5份、氧化铋5.3份、钢纤维3.8份、碳化钒4份、氧化锌3份、碘化亚铕2.4份、氟锆酸铵3.6份、氧化钇2.7份、三氧化二镓4份、氮化铝7份。

3.根据权利要求1所述的TiH/AgCuO复合电触头材料,其特征在于,由如下重量份数的原料制备而得:TiH粉35份、Ag粉5份、CuO粉19份、铁粉16份、氧化铈11份、炭黑6份、氧化铋5份、钢纤维3.6份、碳化钒4份、氧化锌5.2份、碘化亚铕2.9份、氟锆酸铵3.8份、氧化钇2.5份、三氧化二镓5份、氮化铝6份。

4.如权利要求1-3任意一项所述的TiH/AgCuO复合电触头材料的制备工艺,其特征在于,包括如下步骤:

S1.按配方称量TiH粉、Ag粉、CuO粉、铁粉、氧化铈、炭黑、氧化铋、钢纤维、碳化钒、氧化锌、碘化亚铕、氟锆酸铵、氧化钇、三氧化二镓、氮化铝,并加入球磨机中,其球料比为15-30:1,球磨3-7小时,得到混合料;

S2.将步骤S1中的混合料加入冷压模具中,在压力机上进行冷压压制成型,其压制成型的压力为280-500MPa,得到素坯;

S3.将步骤S2中的素坯置于箱式烧结炉中,在保护气氛下进行烧结,其烧结温度为1360-1560℃,保温时间为2-4小时,其烧结升温速率为12-20℃/min;

S4.烧结后依次进行挤压成型,其挤压温度为720-860℃,挤压速度为1.3-2m/s,再进行线型加工和触点加工,得到复合电触头材料。

5.根据权利要求4所述的TiH/AgCuO复合电触头材料的制备工艺,其特征在于,所述步骤S1中其球料比为23:1,球磨5小时。

6.根据权利要求4所述的TiH/AgCuO复合电触头材料的制备工艺,其特征在于,所述步骤S2中成型压力为365MPa。

7.根据权利要求4所述的TiH/AgCuO复合电触头材料的制备工艺,其特征在于,所述步骤S3中烧结温度为1430℃,保温时间为3小时,其烧结升温速率为18℃/min。

8.根据权利要求4所述的TiH/AgCuO复合电触头材料的制备工艺,其特征在于,所述步骤S4中挤压温度为820℃,挤压速度为1.5m/s。

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说明书

技术领域

本发明属于金属材料领域,具体涉及一种TiH/AgCuO复合电触头材料及其制备工艺。

背景技术

触头材料又称电触头材料,是用于开关、继电器、电气连接及电气接插元件的电接触材料,主要起着开断、导通的作用。理想触头材料应该具有良好的导电导热性、耐电弧侵蚀、机械磨损、耐电磨损、抗熔焊和接触电阻低且稳定的特性。随着电子电器产品朝小型化、大容量、高电压的方向发展,对触头材料的各项性能也提出了更高的要求。电触头材料可分为固定接触、可分接触、滑动接触和滚动接触,常用的触头材料主要是银基触头材料,其主要成分为AgCdO、AgNi、AgCuO等。传统的电触头材料主要采用的粉末冶金法制备而得,所得产品的致密度较低,从而导致较低的导电性和较差的耐电弧侵蚀性能。因此,有必要提高现有的电触头材料的致密度,分散材料表面的电弧,减少集中电弧侵蚀,提高触头材料的综合性能,以适应市场的应用需求。

发明内容

本发明所要解决现有技术问题的至少一种,提供一种TiH/AgCuO复合电触头材料及其制备工艺。

为了解决上述技术问题,本发明是通过以下技术方案实现的:

本发明公开了一种TiH/AgCuO复合电触头材料,由如下重量份数的原料制备而得:TiH粉25-40份、Ag粉2-9份、CuO粉15-28份、铁粉11-19份、氧化铈6-14份、炭黑1-7份、氧化铋3-9份、钢纤维1.8-5.6份、碳化钒2-6份、氧化锌1-9份、碘化亚铕1-4份、氟锆酸铵2-5份、氧化钇1.5-4份、三氧化二镓2-7份、氮化铝5-10份。

优选的,所述TiH/AgCuO复合电触头材料,由如下重量份数的原料制备而得:TiH粉31份、Ag粉4份、CuO粉18份、铁粉16份、氧化铈8份、炭黑3.5份、氧化铋5.3份、钢纤维3.8份、碳化钒4份、氧化锌3份、碘化亚铕2.4份、氟锆酸铵3.6份、氧化钇2.7份、三氧化二镓4份、氮化铝7份。

所述的TiH/AgCuO复合电触头材料,由如下重量份数的原料制备而得:TiH粉35份、Ag粉5份、CuO粉19份、铁粉16份、氧化铈11份、炭黑6份、氧化铋5份、钢纤维3.6份、碳化钒4份、氧化锌5.2份、碘化亚铕2.9份、氟锆酸铵3.8份、氧化钇2.5份、三氧化二镓5份、氮化铝6份。

本发明还提供所述的TiH/AgCuO复合电触头材料的制备工艺,包括如下步骤:

S1.按配方称量TiH粉、Ag粉、CuO粉、铁粉、氧化铈、炭黑、氧化铋、钢纤维、碳化钒、氧化锌、碘化亚铕、氟锆酸铵、氧化钇、三氧化二镓、氮化铝,并加入球磨机中,其球料比为15-30:1,球磨3-7小时,得到混合料;

S2.将步骤S1中的混合料加入冷压模具中,在压力机上进行冷压压制成型,其压制成型的压力为280-500MPa,得到素坯;

S3.将步骤S2中的素坯置于箱式烧结炉中,在保护气氛下进行烧结,其烧结温度为1360-1560℃,保温时间为2-4小时,其烧结升温速率为12-20℃/min;

S4.烧结后依次进行挤压成型,其挤压温度为720-860℃,挤压速度为1.3-2m/s,再进行线型加工和触点加工,得到复合电触头材料。

优选的,所述步骤S1中其球料比为23:1,球磨5小时。

所述步骤S2中成型压力为365MPa。

所述步骤S3中烧结温度为1430℃,保温时间为3小时,其烧结升温速率为18℃/min。

所述步骤S4中挤压温度为820℃,挤压速度为1.5m/s。

由于采用了以上技术方案,本发明与现有技术相比具有如下有益效果:

本发明提供的TiH/AgCuO复合电触头材料的致密度、导电率和硬度均处在一个较高水平,致密度高达97.6%,密度高达13.5g/cm3,导电率达24.7%IACS,硬度达244HB,综合性能良好,改善了现有电触头材料的不足,可满足微电子行业和电子信息行业对电触头的应用要求。

具体实施方式

下面结合具体实施例,对本发明作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。

实施例1

一种TiH/AgCuO复合电触头材料,由如下重量份数的原料制备而得:TiH粉25份、Ag粉2份、CuO粉15份、铁粉11份、氧化铈6份、炭黑1份、氧化铋3份、钢纤维1.8份、碳化钒2份、氧化锌1份、碘化亚铕1份、氟锆酸铵2份、氧化钇1.5份、三氧化二镓2份、氮化铝5份。

本实施例所述的TiH/AgCuO复合电触头材料的制备工艺,包括如下步骤:

S1.按配方称量TiH粉、Ag粉、CuO粉、铁粉、氧化铈、炭黑、氧化铋、钢纤维、碳化钒、氧化锌、碘化亚铕、氟锆酸铵、氧化钇、三氧化二镓、氮化铝,并加入球磨机中,其球料比为15:1,球磨3小时,得到混合料;

S2.将步骤S1中的混合料加入冷压模具中,在压力机上进行冷压压制成型,其压制成型的压力为280MPa,得到素坯;

S3.将步骤S2中的素坯置于箱式烧结炉中,在保护气氛下进行烧结,其烧结温度为1360℃,保温时间为2小时,其烧结升温速率为12℃/min;

S4.烧结后依次进行挤压成型,其挤压温度为720℃,挤压速度为1.3m/s,再进行线型加工和触点加工,得到复合电触头材料。

实施例2

一种TiH/AgCuO复合电触头材料,由如下重量份数的原料制备而得:TiH粉40份、Ag粉9份、CuO粉28份、铁粉19份、氧化铈14份、炭黑7份、氧化铋9份、钢纤维5.6份、碳化钒6份、氧化锌9份、碘化亚铕4份、氟锆酸铵5份、氧化钇4份、三氧化二镓7份、氮化铝10份。

本实施例所述的TiH/AgCuO复合电触头材料的制备工艺,包括如下步骤:

S1.按配方称量TiH粉、Ag粉、CuO粉、铁粉、氧化铈、炭黑、氧化铋、钢纤维、碳化钒、氧化锌、碘化亚铕、氟锆酸铵、氧化钇、三氧化二镓、氮化铝,并加入球磨机中,其球料比为30:1,球磨7小时,得到混合料;

S2.将步骤S1中的混合料加入冷压模具中,在压力机上进行冷压压制成型,其压制成型的压力为500MPa,得到素坯;

S3.将步骤S2中的素坯置于箱式烧结炉中,在保护气氛下进行烧结,其烧结温度为1560℃,保温时间为4小时,其烧结升温速率为20℃/min;

S4.烧结后依次进行挤压成型,其挤压温度为860℃,挤压速度为2m/s,再进行线型加工和触点加工,得到复合电触头材料。

实施例3

一种TiH/AgCuO复合电触头材料,由如下重量份数的原料制备而得:TiH粉32份、Ag粉5份、CuO粉21份、铁粉15份、氧化铈10份、炭黑4份、氧化铋6份、钢纤维3.7份、碳化钒4份、氧化锌5份、碘化亚铕3份、氟锆酸铵3.5份、氧化钇2.7份、三氧化二镓3.5份、氮化铝7份。

本实施例所述的TiH/AgCuO复合电触头材料的制备工艺,包括如下步骤:

S1.按配方称量TiH粉、Ag粉、CuO粉、铁粉、氧化铈、炭黑、氧化铋、钢纤维、碳化钒、氧化锌、碘化亚铕、氟锆酸铵、氧化钇、三氧化二镓、氮化铝,并加入球磨机中,其球料比为22:1,球磨5小时,得到混合料;

S2.将步骤S1中的混合料加入冷压模具中,在压力机上进行冷压压制成型,其压制成型的压力为390MPa,得到素坯;

S3.将步骤S2中的素坯置于箱式烧结炉中,在保护气氛下进行烧结,其烧结温度为1460℃,保温时间为3小时,其烧结升温速率为16℃/min;

S4.烧结后依次进行挤压成型,其挤压温度为790℃,挤压速度为1.6m/s,再进行线型加工和触点加工,得到复合电触头材料。

实施例4

一种TiH/AgCuO复合电触头材料,由如下重量份数的原料制备而得:TiH粉31份、Ag粉4份、CuO粉18份、铁粉16份、氧化铈8份、炭黑3.5份、氧化铋5.3份、钢纤维3.8份、碳化钒4份、氧化锌3份、碘化亚铕2.4份、氟锆酸铵3.6份、氧化钇2.7份、三氧化二镓4份、氮化铝7份。

本实施例所述的TiH/AgCuO复合电触头材料的制备工艺,包括如下步骤:

S1.按配方称量TiH粉、Ag粉、CuO粉、铁粉、氧化铈、炭黑、氧化铋、钢纤维、碳化钒、氧化锌、碘化亚铕、氟锆酸铵、氧化钇、三氧化二镓、氮化铝,并加入球磨机中,其球料比为23:1,球磨5时,得到混合料;

S2.将步骤S1中的混合料加入冷压模具中,在压力机上进行冷压压制成型,其压制成型的压力为365MPa,得到素坯;

S3.将步骤S2中的素坯置于箱式烧结炉中,在保护气氛下进行烧结,其烧结温度为1430℃,保温时间为3小时,其烧结升温速率为18℃/min;

S4.烧结后依次进行挤压成型,其挤压温度为820℃,挤压速度为1.5m/s,再进行线型加工和触点加工,得到复合电触头材料。

实施例5

一种TiH/AgCuO复合电触头材料,由如下重量份数的原料制备而得:TiH粉35份、Ag粉5份、CuO粉19份、铁粉16份、氧化铈11份、炭黑6份、氧化铋5份、钢纤维3.6份、碳化钒4份、氧化锌5.2份、碘化亚铕2.9份、氟锆酸铵3.8份、氧化钇2.5份、三氧化二镓5份、氮化铝6份。

本实施例所述的TiH/AgCuO复合电触头材料的制备工艺,包括如下步骤:

S1.按配方称量TiH粉、Ag粉、CuO粉、铁粉、氧化铈、炭黑、氧化铋、钢纤维、碳化钒、氧化锌、碘化亚铕、氟锆酸铵、氧化钇、三氧化二镓、氮化铝,并加入球磨机中,其球料比为28:1,球磨5时,得到混合料;

S2.将步骤S1中的混合料加入冷压模具中,在压力机上进行冷压压制成型,其压制成型的压力为380MPa,得到素坯;

S3.将步骤S2中的素坯置于箱式烧结炉中,在保护气氛下进行烧结,其烧结温度为1450℃,保温时间为4小时,其烧结升温速率为15℃/min;

S4.烧结后依次进行挤压成型,其挤压温度为800℃,挤压速度为1.5m/s,再进行线型加工和触点加工,得到复合电触头材料。

对比例1

本对比例与实施例2的区别之处在于,不包含氧化钇、碘化亚铕和碳化钒。

对比例2

本对比例与实施例2的区别之处在于,不包含TiH粉、氧化铋和钢纤维。

性能测试

对上述实施例和对比例制备的电触头材料进行如下性能测试,具体测试结果见下表:

由上表可知,本发明提供的TiH/AgCuO复合电触头材料的致密度、导电率和硬度均处在一个较高水平,致密度高达97.6%,密度高达13.5g/cm3,导电率达24.7%IACS,硬度达244HB,综合性能良好,改善了现有电触头材料的不足,可满足微电子行业和电子信息行业对电触头的应用要求。

通过对比例1、2与实施例2可知,氧化钇、碘化亚铕、碳化钒以及TiH粉、氧化铋和钢纤维组分对电触头材料的综合性能均发挥一定的作用。

附图

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