一种MAX@MOm/AOn电触头增强相材料、复合电触头材料及制备方法

摘要

本发明公开一种MAX@MO

说明书

技术领域

本发明涉及复合电触头材料技术领域，具体涉及一种MAX@MO

背景技术

低压电触头材料是电工合金材料应用的重要领域，广泛用于低压配电设备中继电器、接触器、断路器等控制开关中。目前低压开关用电触头主要为以Ag/CdO为主。尽管灭弧特性突出，但Ag/CdO服役过程中产生的Cd蒸汽对环境和人体危害大，随着全球环保政策日益严苟，迫切需要寻找无Cd电触头替代材料。现有无Cd材料Ag/SnO

21世纪初期，一种新型六方层状结构材料，MAX相，受到研究和产业界广泛关注。该材料室温电阻率低(49.5×10

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种电触头增强相材料，为具有核壳结构的MAX@MO

较佳的，所述内核MAX相的材料为Ti

较佳的，所述氧化物颗粒MO

较佳的，所述复合氧化物层MO

较佳的，一种复合电触头材料，为Ag/MAX@MO

较佳的，一种所述电触头增强相材料的制备方法，包括步骤：

S1：称量MAX相粉末，置于高温管式炉中，通入不同含量的控制气氛；

S2：将步骤S1中MAX相粉末在管式炉中进行加热；

S3：将步骤S2中MAX相粉末在管式炉中加热到设置温度；

S4：将步骤S3中MAX相粉末在所述设置温度下继续保温；

S5：将步骤S4中MAX相粉末在管式炉中降温至室温。

较佳的，所述步骤S1中，所述控制气氛为氧气加氩气的混合气体气氛，所述混合气体中氧气浓度为20Vol％～80Vol％。

较佳的，所述步骤S1中，所述步骤S2中管式炉的升温速率为2℃/min～10℃/min，所述步骤S3中所述设置温度为700℃～1200℃，所述步骤S4中保温时间为0.5小时～5小时，所述步骤S5中的降温速率为5℃/min～10℃/min。

较佳的，一种所述的复合电触头材料的制备方法，包括步骤：

A1：以乙醇为球磨介质，将电触头增强相材料粉和Ag粉按照质量比混合为混合粉料并加入到球磨机中进行球磨，球磨后将混合物取出置于干燥箱中进行干燥，得到混合料；

A2：将所述混合料加入到冷压摸具中加压并保压直至成型得到块体材料素坯；

A3：在管式炉通入保护气氛，将所述素坯置于管式炉中，在保护气氛下进行高温烧结，再随炉自然冷却得到所述复合电触头材料。

较佳的，所述步骤A1中，混合粉料∶乙醇∶磨球的质量比为1∶(1～3)∶(2～6)，球磨0.5小时～8小时，干燥1小时～5小时；所述步骤A2中成型压力为50MPa～900MPa，保压时间为1分钟～15分钟；所述步骤A3中以氩气或氮气作为保护气氛成分，升温速率为2℃/min～16℃/min，烧结温度为500℃～900℃，保温时间为0.5小时～8小时。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：采用本发明制备的MAX@MO

附图说明

图1为实施例一中原位氧化之前的内核Ti

图2为实施例一中制备的壳核结构Ti

图3为实施例一中制备的壳核结构Ti

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

本发明所述电触头增强相材料为具有核壳结构的MAX@MO

MAX@MO

三维结构MAX相作为材料内核，其较高硬度对整个复合材料起到良好的力学支撑作用；而外壳核壳氧化物颗粒MO

以MAX相为内核、氧化物颗粒MO

所述内核MAX相材料为Ti

所述外壳为同内核MAX相材料对应的氧化物颗粒MO

所述复合氧化物层MO

所述电触头增强相材料的制备方法，具体在控制气氛下氧化母体MAX相材料在其表面原位预氧化生成氧化物颗粒MO

通过预氧化母体MAX材料在其表面原位生成氧化物颗粒MO

具体的，所述电触头增强相材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：称量MAX相粉末，置于高温管式炉中，通入不同含量的控制气氛；

S2：将步骤S1中MAX相粉末在管式炉中以一定升温速率进行加热；

S3：将步骤S2中MAX相粉末在管式炉中加热到相应温度；

S4：将步骤S3中MAX相粉末在相应温度下继续保温一定时间；

S5：将步骤S4中MAX相粉末在管式炉中以一定速率降温至室温。

所述电触头增强相材料的制备方法中，所述气氛为氧气加氩气的混合气体气氛，其中混合气体中氧气浓度20Vol％～80Vol％。

使用“氧气+氩气”混合气体气氛氧化MAX简单、快速，且原位氧化得到的氧化物颗粒 MO

所述步骤S2中管式炉升温速率为2℃/min～10℃/min，所述步骤S3中加热温度为700℃～ 1200℃，所述步骤S4中保温时间为0.5小时～5小时，所述步骤S5中降温速率为5℃/min～ 10℃/min。

所述复合电触头材料为Ag/MAX@MO

MAX@MO

所述复合电触头材料的制备方法，包括以下步骤：

A1：以乙醇为球磨介质，将MAX@MO

A2：将A1中混合料加入到冷压摸具中加压并保持一定时间直至成型得到块体材料素坯；

A3：在管式炉通入保护气氛，将步骤A2中得到的素坯置于管式炉中，在保护气氛下进行高温烧结一定时间，再随炉自然冷却得到Ag/MAX@MO

所述步骤A1中，粉料∶乙醇∶球质量比为1∶(1～3)∶(2～6)，球磨0.5小时～8小时，干燥 1小时～5小时；所述步骤A2中成型压力为50MPa～900MPa，保压时间为1分钟～15分钟；所述步骤A3中以氩气或氮气作为保护气氛成分，升温速率为2℃/min～16℃/min，烧结温度为500℃～900℃，保温时间为0.5小时～8小时。

本发明通过预氧化在MAX相表面生成氧化物颗粒或氧化物层的方法制备 MAX@MO

采用本发明制备的MAX@MO

实施例一

将10gTi

如图1、图2所示，图1为本实施例中原位氧化之前的内核Ti

实施例二

将10gTi

实施例三

将10g(Ti

实施例四

将10g(Ti

实施例五

将10g(V

实施例六

将10g(V

实施例七

将10g(V

实施例八

将10g(Nb

实施例九

将10gTi

实施例十

将10gTi

实施例十一

将10gTi

实施例十二

将10gV

实施例十三

将10gCr

实施例十四

将10gTa

实施例十五

将10gNbAlC

对比例一

将占整体材料质量分数20％的CdO粉与质量分数80％的Ag粉装在有介质的球磨罐中湿法混合3小时(球∶酒精∶粉料＝4.5∶2.5∶1)，其他制备步骤与实施例五相同。

对比例二

将占整体材料质量分数20％的石墨粉与质量分数80％的Ag粉装在有介质的球磨罐中湿法混合6小时(球∶酒精∶粉料＝5∶3∶1)，其他制备步骤与实施例六相同。

对实施例一～十五和对比例一～二所制备得到的电触头材料进行性能检测(380V/50A/AC-3国标条件下)，检测结果见表一：

表一 实施例一～十五和对比例一～二复合电触头材料性能检测结果

通过表一可得出，本发明通过原位氧化技术制备具有壳核结构的MAX@MO

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。