高压氧化工艺制备银氧化锡电触头材料研究

摘要

电触头是各类开关设备的核心部件，被称为电器的“心脏”，担负着通断与承载电流的关键作用。有着“万能触点材料”之称的Ag-CdO触头产品因其在制备和使用过程中会产生对环境和人体有害的“Cd蒸汽”，从而使用受到限制。作为最有希望替代Ag-CdO电触头材料的新型环保电触头材料Ag-SnO2以其优良的抗熔焊性和抗材料转移性而受到广泛的关注，成为目前电触头材料领域研究的热点。 本文系统地研究了Ag-Sn-Me(Bi,Cu)合金粉末空气中的氧化行为，并对不同添加剂的作用机理进行初步探究；探究了高氧压对Ag-Sn-Cu-Bi合金粉末氧化行为的影响；并研究了Ag-SnO2-MeO合金坯料烧结制备工艺；对新工艺制备的Ag-SnO2-MeO电触头材料物理性能和电性能进行测试分析。得出以下结论： （1）Bi元素加入会使合金粉末表面变得粗糙，表面鳞片状明显，有利于氧向粉末内部扩散。Bi2O3的形核能为氧原子提供扩散通道，促进了 Sn原子的氧化，所以Bi的加入明显促进合金粉末的氧化过程，特别是当Bi、Cu复合加入对于合金粉末氧化过程促进作用更大。微量添加剂Cu对合金粉末的氧化过程有轻微促进作用，但是在工业生产中Cu易引起合金粉末粘结结块，反而影响了氧化过程的进行。常压氧化条件下，样品表面容易出现Sn元素富集现象，形成“SnO2壳”，对粉末的氧化和烧结不利，也会影响材料的后续加工。 （2）系统地探究 Ag-Sn-Cu-Bi合金粉末高压内氧化行为，并探究出合理的粉末高压内氧化工艺参数：氧压5MPa，氧化温度550℃，保温时间0.5~2小时。合金粉末高压氧化后会出现过氧化现象及双峰现象，这与氧气过饱和固溶有关，可以通过热处理的方式消除。合金粉末高压氧化后，合金粉末表面Sn的含量与配方设计值相近，经去过氧化热处理之后粉末表面Sn含量只是微量增加，并未出现明显富集，表明合金粉末高压氧化方法可能制备出高性能的烧结坯料。 （3）对比不同工艺制备的Ag-SnO2-MeO烧结坯料的性能，提出高压氧化和常压烧结相结合的新型制备工艺，并对该工艺关键参数（预烧温度、预烧时间、烧结温度、烧结时间）的进行探究。结果表明：预烧温度为550℃，预烧时间为4h，烧结温度为930℃，烧结温度为10h，烧结坯的致密性和抗弯强度最好，抗弯强度达到350-380MPa，线收缩达到6.50-6.80%。

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第一章 绪论

§1.1引言

§1.2 Ag-SnO2电触头材料

§1.3研究背景、研究目的和内容、课题来源§1.3.1研究背景

第二章 试验方案与分析测试手段

§2.1试验方案与研究工艺路线

§2.2 粉末的制备与成型

§2.3 分析测试手段

第三章 Ag-Sn-Me合金粉末的氧化行为研究

§3.1引言

§3.2添加元素对合金粉末的影响

§3.3 Ag-Sn-Me合金粉末氧化行为

§3.4 Ag-Sn-Me合金粉末氧化过程影响分析

§3.5 Cu、Bi元素对于Ag-Sn合金粉末氧化作用机制探讨

§3.6 Ag-Sn-Me合金粉末氧化后表面Sn的偏聚现象

§3.7本章小结

第四章 高氧压对Ag-Sn-Cu-Bi合金粉末氧化行为的影响

§4.1 引言

§4.2 Ag-Sn-Cu-Bi合金粉末高氧压内氧化研究

§4.3合金粉末高压氧化过氧化与双峰现象分析

§4.4 高压氧化后Ag-Sn-Cu-Bi合金粉末形貌与成分分析

§4.5热处理对高压氧化后Ag-Sn-Cu-Bi合金粉末成分分析

§4.6 高氧压氧化过程分析

§4.7本章小结

第五章 Ag-SnO2-MeO电触头材料制备工艺研究

§5.1 引言

§5.2 Ag-SnO2-MeO电触头材料制备工艺分析

§5.3 工艺D中关键工艺参数对于烧结坯料性能的影响

§5.4 本章小结

第六章 工业实际生产中新工艺的验证

§6.1引言

§6.2 Ag-SnO2-MeO丝材测试

§6.3 Ag-SnO2-MeO触头产品电性能测试

§6.4 本章小结

第七章 全文主要结论及创新点

§7.1全文主要结论

§7.2创新点

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的主要成果