一种组织均匀的银氧化锡电接触材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种组织均匀的银氧化锡电接触材料的制备方法。步骤包括熔炼、表面处理、挤压、拉拔、冲断、压锭、内氧化、复压、表面处理、挤压、拉拔，所述添加物为Cu、Ga、Ce、Zr、Co其中任2种或2种以上，以重量百分比计，Ag86-92%，Sn5-8%，In2-3%，Cu0-2%，Ga0-1%、Ce0-0.2%、Zr0-0.3%、Co0-0.5%(以重量百分比计)。该工艺的关键为丝材冲断后的压锭、内氧化、复压、表面处理，该方法制备的丝材金相组织均匀，未出现氧化物聚集、银聚集现象。同时，丝材的硬度低、延伸率高，制打成铆钉后进行电性能试验，抗材料转移性能好，该方法制备的银氧化锡电触头材料适合应用在各种不同的车载继电器上。

说明书

技术领域

本发明涉及电工材料，具体是指一种组织均匀的银氧化锡电接触材料的制备方法。

背景技术

汽车继电器是汽车电气系统中的重要控制元件，广泛用于控制汽车起动、预热、空调、灯光以及汽车电子仪表和故障诊断等系统中。而电触头材料是继电器的核心部件之一，它的优劣对于保证车载继电器运行的可靠性、稳定性具有决定性的意义。

目前，应用于汽车继电器的电接触材料以银氧化锡为主，由于电接触材料存在氧化物聚集、银聚集等问题，导致材料存在电气寿命短、材料转移现象严重等问题。

通过相关文献检索，制备银氧化锡电触头材料的方法有混粉法、化学法、预氧化法、内氧化法，多数技术主要集中在前三种方法。检索到的制备银氧化锡材料的专利文献如下所示：

(1)专利CN102509654A，一种银氧化锡丝材制备方法；

(2)专利CN1417817，纳米银氧化锡电触头及其制备方法；

(3)专利CN1054505，银-氧化锡电接触材料及其制造方法；

(4)专利CN102154572A，一种梯度内氧化法制备银氧化锡氧化铟电接触材料的工艺方法及其材料。

专利(1)采用雾化工艺与混粉工艺的结合，主要改善现有技术中材料的强度低、致密性差、加工困难等问题；专利(2)为溶胶-凝胶法与混粉法的结合，主要解决粉末冶金工艺中不易拉制成型、使用中接触电阻较大、温升高等问题；专利(3)的工艺步骤包括熔炼、挤压成长方棒、覆银、轧制、冲制、内氧化、后处理，主要应用于片材氧化锡材料的制备；专利(4)采用的是熔炼、挤压、拉拔，然后丝材梯度内氧化、冲断压锭、挤压、拉拔的方法，工艺的核心是梯度内氧化，解决内氧化过程中材料表面纯银层的析出。

上述这些专利文献都没有给出解决车载继电器电接触材料中存在的氧化物聚集、银聚集问题的解决方法和启示。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中电接触材料中存在的氧化物聚集、银聚集等问题，而提供一种组织均匀的银氧化锡电接触材料的制备方法，从而提高其抗材料转移性能。

为实现上述目的，本发明的技术方案是包括以下步骤：

(1)将银锭、锡锭、铟锭放入中频熔炼炉熔炼，过程中加入添加物，然后铸锭经过表面处理；

(2)将步骤(1)处理后的铸锭热加工成丝材；

(3)将步骤(2)热加工后的丝材冷加工成小规格丝材；

(4)将步骤(3)的小规格丝材切断，压锭成锭子；

(5)将步骤(4)处理后的锭子置入有氧环境中，进行氧化，然后复压、表面处理；

(6)将步骤(5)处理后的锭子热加工成丝材。

进一步设置是所述步骤(1)所述添加物为Cu、Ga、Ce、Zr、Co中的至少两种，以重量百分比计，Ag 86-92%，Sn 5-8%，In 2-3%，Cu0-2%，Ga 0-1%、Ce 0-0.2%、Zr 0-0.3%、Co 0-0.5%。

进一步设置是所述步骤(2)的挤压加热温度为660-770℃，保温时间3-6h，丝材直径4-7mm。

进一步设置是所述步骤(3)的冷加工为丝材拉拔方式。

进一步设置是所述步骤(4)的断丝长度为20-30mm，锭子直径80-85mm，压力8-12MPa。

进一步设置是所述步骤(5)的氧化温度为750-850℃，氧化时间为10-15h，所述的有氧环境氧压为2MPa-5MPa的氧气环境中，复压锭子直径80-85mm，压力50-60MPa，然后用车床去除锭子表面层厚度2-4mm。

进一步设置是所述步骤(6)的挤压加热温度为800-900℃，保温时间5-10h，丝材直径3-5mm。

进一步设置是所述步骤(6)的热加工方式为高频加热、中频加热、电阻加热中的任2种组合。

本发明在制备银氧化锡电触头材料中，核心步骤为丝材冲断、压锭、内氧化、复压、表面处理，区别于常规内氧化工艺步骤冲断、内氧化、压锭。氧化后锭子表层出现连续氧化膜、银聚集等现象，通过车削处理将表面层去除，而锭子内部组织均匀。该方法解决了银氧化锡材料中存在的大量银聚集、氧化物聚集等难题，提高了银氧化锡材料在车载继电器应用中的抗材料转移性能、电气寿命等。该工艺流程简单、易于生产，该工艺制备的电接触材料更适合应用在各种不同的车载继电器上。

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步介绍。

附图说明

图1 本发明的工艺流程图；

图2 现有常规内氧化工艺制备的丝材横向金相组织图；

图3 本发明实施例一的样品金相组织横向图；

图4 本发明实施例二的样品金相组织横向图；

图5 现有常规内氧化工艺制备的丝材电性能试验后照片；

图6 本发明实施例一的材料电性能试验后的照片；

图7 本发明实施例二的材料电性能试验后的照片。

具体实施方式

    下面通过实施例对本发明进行具体的描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，该领域的技术工程师可根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

实施例一：

(1)将Ag锭、Sn锭、添加物（In、Ga、Ce）进行熔炼，成分配比为Ag86Sn8In3Cu2Ga1（以重量百分比计）浇注成圆锭，然后用车床去除表面氧化皮4mm；

(2)挤压，加热温度660℃，保温6h，得到Φ4mm的丝材；

(3)拉拔到Φ2.5mm；

(4)冲断并压锭，其中断丝长度为30mm，锭子直径80mm，压力8MPa；

(5)氧化温度为750℃，氧压5MPa，氧化时间为5h，复压后锭子直径85mm，复压压力50MPa，锭子表面车去4mm；

(6)挤压加热温度为900℃，保温时间5h，得到Φ7mm丝材，然后热拉拔至丝材成品Φ1.5mm；

(7)将上述规格丝材制打成铆钉，并进行电性能试验，试验条件为直流，马达负载，电压14V，电流28A，通0.2s断4.8s，试验次数10万次。

材料物理性能对比如下表所示

类别硬度(HV)抗拉强度（MPa）延伸率(%)常规内氧化120-12242013本发明94-9631026

金相组织如图3所示，本实施例的金相组织均匀，未出现大量银聚集、氧化物聚集现象。

图6为本发明实施例材料电性能试验后的照片，材料转移较少。

 

实施例二：

(1)将Ag锭、Sn锭、添加物（In、Zr、Co）进行熔炼，成分配比为Ag92Sn5In2Ce0.3Zr0.3Co0.2（以重量百分比计）浇注成圆锭，然后用车床去除表面氧化皮3mm；

(2)挤压，加热温度770℃，保温3h，得到Φ3mm的丝材；

(3)拉拔到Φ2.5mm；

(4)冲断并压锭，其中断丝长度为20mm，锭子直径85mm，压力12MPa；

(5)氧化温度为850℃，氧压2MPa，氧化时间为10h，复压后锭子直径85mm，复压压力60MPa，然后锭子表面车去2mm；

(6)挤压加热温度为800℃，保温8h，然后900℃保温时间2h，挤压后丝材规格Φ5mm，然后热拉拔至丝材成品Φ1.5mm；

(7)将上述规格丝材制打成铆钉，并进行电性能试验，试验条件为直流，马达负载，电压14V，电流28A，通0.2s断4.8s，试验次数10万次。

材料物理性能对比如下表所示

类别硬度(HV)抗拉强度（MPa）延伸率(%)内氧化120-12242013本发明92-9430030

金相组织如图4所示，本实施例的金相组织均匀，未出现氧化物聚集、银聚集现象。

图7为本发明实施例材料经电性能试验后的照片，材料转移较少。