粉末冶金技术在银基触点材料中的应用.pdf

第 1 9卷第 4期 2 0 0 9年 8月 粉 末冶 金工 业 P0W DER M ETALLURGY I NDUS TRY Vo1 ． 19 NO ．4 粉末冶金技术在银基触点材料 中的应用 陈 晓华 ， 贾成 厂 ， 刘 向兵 北京科技大学材 料科学与工程学 院 ， 北京 1 0 0 0 8 3 摘 要 介 绍 了传 统粉 末 冶金 法和 制粉 、 成 形 、 烧 结 新技 术在 银 基 触点材 料 中的研 究应 用情 况 ， 并 对各种 工 艺的特 点做 了简单 评 述 。 关键 词 粉 末 冶金技 术 ； 银 基触 点材 料 ； 应 用 中 图分类 号 T F 1 2 5 ． 2 文献标 识 码 A 文章 编号 1 0 0 6 6 5 4 3 2 0 0 9 0 4 0 0 4 1 一O 7 APP LI CATI ONS OF POW DER METAI I URGY TECHN0LOGY TO MANUFAC TURE OF SI LVER BASED C0NTACT M ATERI AI S CHEN Xi a o - hu a， JI A Ch e ng - c h a ng， LI U Xi a ng - bi ng S c h o o l o f Ma t e r i a l s S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g， Un i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y B e ij n g ， B e ij i n g 1 0 0 0 8 3 ， C h i n a Ab s t r a c t Ap p l i c a t i o n s o f c o n v e n t i o n a l p o wd e r me t a l l u r g y t e c h n o l o g y a n d t h e n e w t e c h n i q u e s on p owd e r f a b r i c a t i o n， c o m p a c t i o n a n d s i nt e r i ng t o ma nu f a c t ur e s i l v e r b as e d c on t a c t ma t e r i a l s a r e i n t r od uc e d． The c ha r a c t e r i s t i c s o f t he s e p r oc e s s e s a r e br i e f l y r e v i e we d ． Ke y wo r d s po wd e r me t a l l u r gy； s i l v e r b a s e d c o nt a c t m a t e r i a l ； a ppl i c a t i o n 银 具有 极好 的 导 电性 和 导热 性 ， 相 当高 的 比热 ， 良好 的加工 性能 ， 在 大气 条件 下 不易 氧化 ， 接 触 电阻 稳 定 ， 因此 早期 的 电触 点 材 料 多 采 用 纯 银 。但 银 的 硬度不 高 ， 不耐 磨 ， 熔 点 低 ， 在 直 流 电作 用 下 由于 银 容易挥 发 会形 成 电侵蚀 尖刺 ； 在 负荷 大 的条件 下 ， 银 电触点 易形 成 电弧 使 其 熔 解 而 发 生 熔 焊 ； 且 在 潮 湿 和较 高 的温度 下 ， 在 含 硫 和硫化 物 的介 质下 ， 表 面会 形成硫 化银 薄 膜影 响接 触特 性 [ 。为 了克服 纯银 电 触点 的种 种缺 陷 ， 发展 了银 基 触点 材料 ， 目前广 泛应 用 的主 要 有 Ag Me O、 Ag C、 A g W WC 和 Ag Ni 各 系列的触点材料。其制备方法主要可归为两大类即 合 金 内氧化 法 和粉末 冶金 法 ， 由于 内氧化 工艺 中 ， 内 氧 化速 度随 氧化 深 度 的 增 加按 指 数 规律 减 少 ， 内 氧 化 深度容 易 受 限制 ， 工艺 时 间长l 2 ] ， 而且 这 种方 法 主 要 是针对 部 分 Ag Me O 触 点 材 料 ， 对 于其 他 银 基 触 点材料 ， 由于其组元在基体 中的溶解度是十分有限 的 有 时在液 态 下也 不 互 溶 ， 因此 粉 末 冶 金 法成 为 了制 备银 基 触点 材料 的 重要 方法 。随着制 粉 、 成形 、 烧结 工 艺 的不 断改 进 ， 触 点材 料 的性 能 也 取 得 了 积 极 的进 展 ， 本 文 对各 种 粉 末 冶金 新 技 术 在 银 基 触 点 材料 中的应 用进 行 简单 介绍 ， 并 提供 一些 实例 ， 希 望 对 正在从 事 电触 点材 料 工作 的研 究 者有一 定 的参考 价 值 。 1 传统 粉末冶金法在银基触 点材料 中 的应用 早期 的银 基 触 点 材 料 多采 用 传 统 的 粉 末 冶 金 法 ， 即将 粉末 机械 混合 、 压 制 、 烧 结 。采 用这 种方 法 ， 设 备 简单 ， 添 加元 素容 易 控制 ， 可 以在 较大 范 围 内调 整合金的成分 ， 但是制备的材料密度较低 ， 氧化物质 点较粗大， 耐 电弧腐蚀性较差。为提高材料的密度 收稿 日期 2 0 0 9 0 3 0 8 作者简介 陈晓华 1 9 8 3 一 ， 女 满族 ， 内蒙古 人， 博士 ， 主要从事金属基复合材料 、 电接触材料研究 工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 2 粉末冶金工业 第 1 9卷 与性能 ， 几十年 来新 工艺 、 新技 术不 断涌 现 。 2 制粉新技术在银基触点材料中的应用 2 ． 1 共沉淀 法 共 沉 淀 法 即 选 择 一 种 诸 如 Na z C O。 、 Na OH、 NH C O 等共沉淀剂 ， 加入含有两种或两种 以 上金 属离子 的混合 盐 溶 液 中 ， 使 其 中 的几 种 金 属 同 时 以不溶物 的形式 沉淀 析 出 ， 经洗 涤 、 焙 烧或还 原处 理制取均匀分散的混合粉。2 O世纪 6 0年代人们开 始大量研究利用共沉淀法制取 Ag C d O粉体 ， 后来 逐渐应 用到 多种 银 基 触 点材 料 ， 如 Ag Ni 、 An S n O 、 Ag RE O 等l 3 。] 。国防科 技 大 学 发 明 的银 重 稀 土金 属 氧化物 电工触 点材 料 ， 即采 用 化 学共 沉 淀 法 获 得 了粒 度均匀 、 高度 分 散 、 成 分 准确 、 界 面结 合 力 强 的 银重 稀土金 属氧化 物 复合粉 末 ， 然 后经 压制成 形 、 烧 结 、 锻压或 挤压 、 复锻 、 拉丝 而 制 得 弥 散效 果 很 好 的 块材 或丝 材 。挤 压 及 拉 丝 后 密 度 为 l O ～ 1 O ． 4 g ／ cm。 ，电阻率 为 2 ． 0 ～ 2 ． 8肚 Q c m， 硬 度 为 HB 7 6 0 ～ 1 2 0 0 ， 抗拉强 度 为 2 0 0 ～ 3 5 0 MP a ， 延 伸 率 为 5 ～ 2 O [ 5 ] 。河 北工 业大学 王景 芹等采 用共 沉淀 法 制 备 了 Ag ／ L a O 。 1 2 复合 粉 。后 经 压制 成形 、 烧 结 、 复压 、 复烧 、 复压制得 了弥散度高 、 弥散强 化效果好 的 触点材料 ， 其共沉 淀制 粉工 艺流程 见 图 1 l 6 。 中南 工 业大学周兆锋 等采 用化 学共 沉淀 法 和粉末 热锻 相 结 合 的工艺 ， 研制 出新 型的 A g - S n O 。触头 材料 ， 使最 终 产品中 S n O 2 弥散分布， 提高材料的硬度和导电率l_ 7 ] 。 共沉 淀法 制 备 的银 基 触 头 材 料 第 二 相 弥 散 均 匀分 布 ， 电性 能 良好 ， 但 粉 末 造价 偏 高 ， 在 粉 体 制备 过程 中存在 着酸 、 碱 、 盐 的污染 问题 ， 且 由于 涉 及 湿 法化 学反应 过程 ， 各批 粉末质 量 的稳定 性较难 控制 ， 因此其 应用 不 如烧 结一 挤 压 法 和 预 合 金 粉 末烧 结 内 氧化加 锻造 或挤压 的工 艺那 么广泛 。 2 ． 2合金 粉末预 氧化 法 粉 末预 氧化法 是一种 将 粉末冶 金法 与合金 内氧 化 法相 结合 的工艺 ， 同时兼 有 这两种 工艺 的优 点 ， 主 要 用来 制 备 A g Me O 系 触 点材 料 。早 在 7 O年代 美 国专利 Re 2 7 0 7 5和 日本专利 4 7 ～ 2 3 4 1就有报道 ] ， 我 国中南 大学林 炳 教 授 也在 7 0年代 用 此 法 及后 续 热加工 热 锻 或 热挤 压 生 产 了 Ag C d O 触 点 材 料 ， 此后 采 用 此 方 法 又 先 后 研 制 了 Ag Z n O、 Ag C u O、 Ag S n O 等一 系列 Ag Me O触 点材 料l 8 ] 。8 O年 代开 始桂林电器科学研究所的戚颖等人利用粉末预氧化 HN O3 Ag 、 L a 粉混合 A g ／ L a 2 0 3复合粉 图 1 化 学 共 沉 淀 法 制 备 A g ／ L a 2 03复 合 粉 法生 产 了 Ag C d O、 Ag S n O。 触 点 材料 ， 并 将 其 与 13 本 、 德 国西 门子 公 司等提 供 的产 品做 性能 对 比 ， 结果 优于 日本 产 品 并 达 到 了 西 门 子 公 司 的 水 平[ s 。 近年来昆明贵金属研究所谢明等采用合金粉末预氧 化法 并添 加稀 土 改 善 Ag S n粉末 内 氧化 效 果 ， 制 备 的 Ag S n O 一 Y O 。 触 点材 料密度 高 ， 组织 均匀 1 。 粉末 预氧化 法 的工艺 过程 就是 将合金 熔化 后雾 化成 细粉 ， 再将 合金 粉末 内氧化 ， 然 后用 一般粉 末冶 金方 法进 行压 制 、 烧 结及后 续加 工 ， 或者是 将雾 化后 的细 粉直 接压制 得 到 压 坯再 将 其 进 行 内氧 化 、 烧 结 及后续 加 工 ， 具 体 工 艺 流 程 如 图 2 。此 法 由于 Ag Me合 金 以 粉末 形 态进 行 内 氧化 ， 完全 内 氧化 所 需 时 间短 ， 仅 为合 金 内氧化 的十分 之一 甚 至更 短 ， 还可 通过 内氧 化 温 度 来 控 制 Me O 的 粒 度 ， 所 以 生 产 周 期短 ， 成本 低 ， 工 艺 过 程 简单 ， 生产 过 程 中影 响产 品 质量的因素易控制 ， Me O颗粒 细微且高度弥散 ， 所 得 产 品性 能 比较 稳定 。 委H 巫 H I 匝 一 图 2粉末预氧化工艺流程 2 ． 3反应 合成 法 反 应合 成 法 有 时 又 称 原 位 复 合 法 ， 是 Ko c z a k 等首先于 1 9 8 9年提 出来 的m] ， 实际上最早出现于 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4期 陈晓华等 粉末冶金技术在银基触点材料 中的应 用 43 1 9 6 7年前苏联 Me r z h a n o v和 B o r o v i n s k a y a用 自蔓 延高温合成技术 S Hs 合成 Ti B 。 ／ C u功能梯度 材 料 的研究 中u 。金 属 基 复 合 材 料 的 反 应 合 成 法 是 借助合金设计 ， 在一定 条件下通过合金 内部原位反 应 生成一 种 或几 种热 力学 稳 定 的增 强 相 的一种 复 合 方法 ， 由于原位生成的增强体表面未受污染 ， 且避免 了与基体浸润不 良的问题 ， 因而具有改善氧化物与 基 体界 面 ， 提 高 材 料 性 能 等 一 系列 优 点 。实 际 上 常 用 来生 产触 头材 料 的合金 内氧化 法与 上述 粉末 预 氧 化 法均 属 于这一 范 畴 。昆 明理丁 大学 的 陈敬 超等 人 利 用反 应合 成法 制备 了 Ag S n O 。触 点材 料 l_ J 7 ， 其 工 艺 流程 如 图 3 。周 晓龙 、 冯 品 等 人 又 相 继 采 用 此 法 制 备 了 Ag Cu O、Ag Yz O。 、Ag C e Oz 电 接 触 材 料 。 。此法 可 以通 过 控 制 原 料 状 态 、 反 应 气 氛 、 反应温度、 反应速度 等工 艺参数来 控制 Me O颗粒 的含量、 分布、 大小 。该法所得材料与粉末冶金法相 比加工 性 能大 为改 善 ， 与 合金 内 氧化 法 相 比 电阻 率 降低 ， 且工艺流程短、 生产过程无污染 ， 具有产业化 前景 。 IA g S n 合 金 粉 h 二二 H巫 亘殛 圜 I A g 2 o 粉 卜 J 圈 3 反 应 合 成 法 制 备 A g S n O2工 艺 流 程 2 ． 4化 学镀 包 覆法 在 Ag C系 和 Ag W C C系触 点材 料 中 ， 由于 各 相 之 间 比重 相 差 悬 殊 石 黑 的 密 度 为 2 ． 2 4 g ／ c m。 ， 碳 化钨 的密 度 是 1 5 ． 5 g ／ c m。 ， 银 的密 度 是 1 O ． 5 g ／ c m。 且相互 之 问浸 润 性 差 ， 经 机 械 昆 合 后 难 免 存 在 一 定 程 度 的 成 分 偏 析 和 颗 粒 聚 集 ； 在 Ag S n O 、 Ag R E O材 料 中 同样 存 在 着 Ag与 S n O 、 R E O 润 湿 性 差 、 颗粒 间结 合强 度 低 的问题 。针 对 以上 问题 ， 一 些人通过添加 少量稀土元素 、 合金元 素或 与 Ag润 湿性较好 的氧化物来改善其 性能 。而近年来人 们采用了化学镀包覆 的方法， 先在所需添加的颗粒 表 面利 用化 学镀 包 覆 一 层 银 ， 使 其 相 互 之 间 形 成 物 理结合界面 ， 然后再进行压制 、 烧结等一系列后续工 艺。通过这种工艺 ， 弥补 了各相材料之间浸润不 良 的不足 ， 从而提高了复合材料触点 的性能 。国内 2 0 世纪 9 O年代 主要有天津大学 的李玉桐等人采用包 覆法制备了 Ag 一 2 0 WC 一 3 C触头材料 ， 在研究 中发现 机 械混 合 粉 末 触 点 材 料 中 石 墨 偏 聚 形 成 黑 色 条 状 物 ， 而 经包覆 后 这 种 团 聚 基 本 消 除 。同 时 ， Ag包 覆 粉末触点材料各项性能均优于机械混粉触点 ， 其 中 电阻 率 下 降 了 1 8 ～2 O ， 抗 弯 强 度 提 高 了约 8 O 。其 原 因在 于包 覆后 改 善 了 Ag与 WC、 C的结 合界面和改善了混合的均匀性l_ 2 。进入 2 1世纪上 海大学的张晓燕等 引、 余海峰等l_ 2 均采用化学镀分 别 对 8 O Ag 一 1 7 7 0 WC - 3 O Ti C 一 3 C、 Ag 一 5 C 进 行 镀 银 包覆后制备了触点材料 ， 得到了 良好的物理、 机械与 电接 触性 能 。 国防科 技大 学 的 堵 永 国等 [ 2 、 天津 大 学 的郑冀 、 刘雪 梅等 采用 化学 镀银 包覆 法对 S n O 进行 表 面改 性制 备 Ag S n O 触 点材 料 ， 与未化 学镀 的 Ag S n O 触点材料相 比， 电阻率明显降低 ， 加 工性能得到改善 ， 电寿命延长 。 化学 镀包 覆 法制 备 的银 基触 头材 料有 效 改善 了 基体 与第 二 相润 湿 性 及 界 面 结 合 强 度 ， 从 而 提 高 了 密度 、 改善了电阻率 等物理性 能并获得 了良好的电 接触性能， 但 与共沉淀法一样存在粉末造价偏高 ， 在 粉体制备过程 中存 在着酸 、 碱 、 盐 的污染问题 ， 因此 尚处 于实验 室 研究 阶段 。 2 ． 5溶胶 一 凝胶 法 溶胶一凝胶法早期工作可追溯到 1 9世纪中期 ， 但 由于凝 胶时 间 长等 缺 点 ， 近 年 来 才有 了显 著 的发 展 ， 尤其进入 2 1 世纪它引起了材料科学技术界的广 泛 注 意 ， 不 仅 可用 于制 备 超 细 粉 末 、 薄 膜 、 而且 成 功 应 用 于颗 粒 表 面 涂 覆 。但 在 触 点 制 备 中 的研 究 还 很 少 ， 国 内只有 天津 大学 开 展 了此方 面 的工作 ， 刘 想 梅 、 郑 冀 等 采 用 溶 胶 凝 胶 制 备 了掺 杂 Ti O 的纳 米 Ag S n O。触 点 材 料 ， 硬 度 、 密 度 、 导 电性 均 有 提 高 州 。随着此项技术 的发展和完善 ， 以及其在纳 米材 料合 成 的进 一 步 应 用 ， 相 信 对 触 点 材 料 的 制备 技术 及 性能 的 提高有 一 定 的推 动作 用 。 2 ． 6机 械 合金 化 法 机 械合 金 化 Me c h a n i c a l Al l o y i n g ， MA 技术 是 由 B e n j a mi n ． J ． S及其 合 作 者 在 2 O世 纪 7 0年 代 初 为研制 氧 化物 弥散 强化 镍 基高 温合 金 而发展 起来 的 一 种 制备 合金 粉 末 的新技 术 。在 以后 的 3 O多年 有 了长 足 的发展 ， 日益 成 为 制 备 新 材 料 的 一 种重 要 方法 。迄今为止 ， 它已用于开发研制弥散强化材料、 磁性材料 、 高温材料 、 储氢材料、 超导材料 、 过饱和固 溶化 、 非 晶、 纳 米晶、 准 晶等多种非平衡材 料。MA 法是将不同的粉末在高能球磨机中球磨 ， 粉末经磨 球的碰撞 、 挤压 ， 重复地发生变形、 断裂、 焊合 ， 原子 间相互扩散或进行固态反应而形成合金粉末。粉末 被摩擦 、 破碎 ， 使新鲜的未反应的表面不断地暴露出 来 ， 再 加上 粉末 细 化 ， 显 著 增 加 了反 应 接触 面积 ， 缩 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 4 粉末冶金工业 第 l 9卷 短 了扩散 距离 ， 极 大 地 减少 了扩 散 速 率对 反 应 动 力 的限制 ， 从 而提高 了固态反 应 的速率口 。随着 机 械 合 金化技 术应用 领 域不 断 扩 大 ， 这 一技 术 在 电触 点 材 料制备 中也取 得 了一定 的研究 成果 。一般 认 为机 械 合金化 制备 电触 点材料 具有 以下 的特 点 一 是 可用来制备过饱和固溶体 ， 使非互溶体系合金化 ， 通 过 成形工 艺 ， 可 以提 高材料 的力 学和 电性能 ； 二 是可 以制备第 二相 金属 氧化物 、 难熔 金属 、 硬质 相 弥散 分 布 的电触头 材料 ， 该材料 显示 了较 好 的力 学性 能 ； 三 是可 以制备性 能 优 异 的纳 米 晶 电触点 材 料 ； 四是 MA法 工艺 简单 ， 方便 易行 。 在 Ag ／ Ni 体 系 中 ， MA 主 要 以合 金 化 为 主 ， 组 元颗粒细化 ， 混合更加均匀， 其强化机制为细晶强化 和弥散 强化 ； 此外 ， 形成 的过饱 和 固溶 体 经过进 一步 的处理 ， 一些元素脱溶沉淀析出， 起到了沉淀强化的 作用 ， 使触点材料的硬度等性能提高， 进一步提高了 材料抗 机械磨 损性 能 和 电磨 损 性 ， 提高 了触 头 材料 的使用寿命 。 E t 本为进一步提高 Ag Ni 系触头材 料 的抗熔焊性 ， 于 1 9 8 5年已经采用机械合金化技术 成功研制出了断路器用具有高抗熔焊性的 Ag Ni - C 纳米晶触头材料， 并 申请了专利__ 3 。我 国郑福前 。 ] 等人通 过 MA 工 艺制备 了 Ag 一 1 0 Ni 触 头材 料 ， 该材 料 同常 规机 械混粉 粉末 冶金 的触 头 材料 相 比， Ni 粒 子在 Ag基 体 中 的分 布 情况 要 细 小 、 均 匀 而且 弥 散 得 多 。西安 交 大 的罗 群 芳 。。 。 等 采 用 机 械 合 金 化 和 热压方法 制备 9 0 Ag 一 1 0 Ni 和 7 0 Ag - 3 0 Ni 触 头材 料 ， 与传统 粉末 冶金相 比组织 更 为弥散 、 细小 、 均匀 。 Ag ／ W WC 、 A g Me O 触 点 材 料 是 由难 熔 金属 或硬质 相或 金属氧 化物 组成 ， 此类 材 料利 用 MA 法 制备 可将 第 二相 弥散 分 布 在延 性 基 体 上 ， 使 材料 的 硬度 、 致 密度 、 电性 能得 到提 高 。As l a n o g l u ． Z 采 用 MA 技术球 磨 1 5 h ， 经 压 制 、 烧 结 并 复 压制 备 了 W一 3 S Ag触 头材料 ， 同常 规 的 机械 混 粉 制 备 的材 料相 比 ， 该 材 料获 得 了 较 高 的密 度 和 硬度 值 。对 比 的 电性 能试验 表 明 随着球 磨 时间 的延长 ， 触头 材料 的抗电弧烧蚀性能明显提高， 其中球磨 5 h制备 的 触头经 1 0 0 0 0次通 断操 作后， 触头重量 损失仅为 7 4 ． 5 mg ／ m。 机 械 混 粉 法 制 的 触 头 为 1 4 0 ． 7 mg ／ m。 。J o s h i ． P ． B 【 3 胡 对 比了制粉工艺对制备材料性 能 的影 响 ， 采用 机械 混粉法 、 喷 涂 一共 沉淀 法和 机械 合金化三种方法制粉 ， 制备 了 Ag 一 1 0 ． 8 Z n O触头材 料 。研究 结 果 表 明 MA 法 制 备 的 Ag 一 1 0 ． 8 Z n O 触 头材料体现了物理性能、 微观组织和电性能 的较佳 综合 。 日本也有 很 多专利 采用 MA 工艺 制备 了 Ag Me O 复合粉 ， 并通 过后 续 的烧 结 热挤 压 技术 制 备 了 致 密 的 纳 米 颗 粒 弥 散 强 化 细 晶 Ag Me O 触 头 材 料 。Z o z ． H 等口 们 将 机械 合 金 化 的反 应 球磨 技 术 应 用 于 电 触 头 材 料 的 制 备 中， 通 过 将 Ag 。 S n和 Ag 。 O高能 球磨 ， 借 助于反 应 Ag 。 S n 2 Ag z O 一 7 Ag S n O 制 备 了纳 米 尺 度 的 S n O 。高 度 弥 散 分布 在 银基上的 Ag ／ S n O 触头材料， 提高了材料的综合性 能。我国也有部分高校如天大、 中南大学、 北京科技 大学 、 西 安交 通大 学开展 了此 方 面的研究 4 3 l 。 虽 然 机械 合 金 化法 有 诸 多优 点 如 工艺 简单 、 成 本 低 、 效 率 高 ， 但 在 材 料特 别 是 纳 米 材 料 制 备 过 程 中， 研磨介质 研磨球 、 罐 的污染问题 ， 目前还没有 十分有 效 的解决 方 法 。因而 在 球磨 过 程 中 ， 研 磨介 质 与 内衬材 料应 尽可 能采用 硬质 耐磨材 料或 与球磨 粉 成分 相 同 ， 专罐 专 用 ， 添 加 研 磨 过程 控 制 剂 ， 提 高 球磨效 率并 降低 污染 程度 。 3 成形 、 烧结技术在银基触点材料 中 的应 用 3 ． 1熔 渗 法 熔渗法是生产难熔金属与低熔点金属假合金常 用的方法。以高熔点金属粉末压制或预烧结成多孔 体骨架 ， 再将 低熔 点 的金属 置 于骨架 的上 面或下 面 ， 在高 于该金 属熔 点 温度 下 ， 使 其 熔 融 渗人 到多 孔 骨 架金属 中填 充空 隙 ， 从 而得 到 致 密性 产 品 。深 渗 法 出现于 2 O世纪 5 O年代后期 ， 很快便 广泛 应用， 含 W 或 WC量超 过 5 O 的 Ag W WC 系触 点材 料常 采用此 法 制备 。 由于 Ag与 W W C 润湿性 差 ， 通 常 通过添 加 1 ～2 的添 加剂 Ni 或 C o 来 减 小难 熔 金属 的润湿 角来 改 善熔 渗 质 量 ， 从 而 获得 几乎 无 空 隙的材 料 ， 一 般工 艺流 程如 图 4所示 。利用 熔 渗技 术 制 造 的 Ag W WC 触 点 材 料 只 有 当 w WC 骨架 具 有 牢 固相 互 连 接 的 网络 结 构 时 ， 才 能 获得最 好 的电接 触 性 能 ， 而 只有 W WC 粉 具 有 一 定粒度 大小 和粒 度 组 成时 ， 才 能 形 成 理想 的骨 架 结 构， 钨粉太细， 多孔骨架 内部闭塞孑 L 隙增多 ， 影响液 体金属进入 。熔渗温度也会影响到触头材料 的最终 质量， 温度偏低， 烧结后骨架强度较低 ， 且需延长烧 结 时 间 ， 不利 经济 生 产 ； 温 度 过 高 ， 液体 的表 面张 力 随之降 低 ， 对熔 渗 义不利 。1 9 7 3年 中南 矿 冶学 院粉 末冶金厂就用熔渗法生产 了 Ag 一 7 0 W 和 A g 一 8 0 W， 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4期 陈晓华等 粉末冶金技术在银基触点材料 中的应用 45 生产工艺流程短 ， 磨具损耗小 ， 产品性能较复压法显 著提高 。八十年代报道较少 ， 九十年代之后报道 又 陆续 增多 ， 主要 研 究 了各 环 节 参 数 对 产 品 性 能 的 影 响 。 图 4 熔渗 法制 备 A g W WO 触 点材 料工艺流程 3 ． 2 等静 压法 等静压顾名思 义是 以均压方式成形 的制程 ， 是 粉末冶金 中提高材料密度 、 改 善材料性能 的常用制 备方 法 对一 些 大型 、 异型 触 头 ， 为了减 少 触头 材料 中 的残 余气 体 ， 提 高 压 坯 的 强 度 、 密 度 ， 改 变 以往 在 } 昆 料 H ； 0 n 入润 滑剂 的做 法 ， 采 用 等静 压 的方 法 直 接 压制金属骨架 ， 然后在氢气或真空中烧结 ， 并与后续 热挤压工艺结合制备高性能的触点材料 。桂林金格 电工 电子材料 科 技有 限公 司采 用等 静 压与 热挤 压 结 合 的工 艺制 备 了铁 路 信 号 AX 继 电器 用 Ag C 触 点 材料 ， 与单片压制烧结 的材料在密度、 电阻率和金相 组 织方 面具 有 明显 的 优 势 ， 也 具 有 更 优 良的 耐 电 磨 损 、 耐 电弧 烧 损 和 抗 熔 焊 性 能 。AX 继 电器 型 式 试 验 结果 表 明 ， 用 等 静 压 热挤 压 Ag C材料 代 替 纯 Ag 作 为 AX继 电器 的前 触点 具有 更 高 的可靠 性 和更 长 的电寿命 ， 可更好地满足铁路信号 AX继电器 的使 用要求 ] 。黄大鹏等 曾采用等静压 、 热挤压、 锻 造工艺生产出具有 良好的加工性能和电性能的银基 稀 土 氧 化 物 触 点 材 料 ， 且 在 加 工 过 程 中 保 证 了 L a O 。 在 Ag基 体 中均 匀 弥 散 的分 布 ， 这 种 材 料 有 可 能替 代 Ag C d O 触 点 材 料 ， 并 有 望 实 现 规 模 化 生 产 。 3 ． 3 热 压 法 热压是将成形 与烧结同时进行 的一种粉末冶金 方 法 ， 它是 利用 模 具本 身及 粉末 的电阻 加热 ， 当粉末 到达设 定 的温 度 时 同 时 以上 、 下 模 冲施 压 而成 形 烧 结 ， 此 法烧 结 时 间短 ， 所需 压 力小 。西 安交 通大 学 与 沈 阳金属所[ 4 ∞ 合作利用 高能球磨加热 压的方法 制 备 了 Ag C、 Ag Ni 、 Ag S n Oz 触 点 材 料 ， 致 密度 达 到 了 9 4 9 ／ 6 以上 ， 并有 良好的电接触性 能。但是由于此 法所制材料尺寸的限制， 目前研究仍在实验室阶段。 4 结 语 虽然 世界各 国都在 向着 节银代银的方向发展 ， 但 是 由于 银基 电触 点 材 料 的种 种 优 越 性 能 ， 一 段 时 期 内它仍 是 电接 触 材 料 的 主 流 ， 因 此 提 高 它 的 各项 性 能仍 然 是 我们 目前 研究 工 作 的重点 。粉 末冶 金技 术作为生产触点材料的重要制备 方法， 对材料的性 能有着很大的影响 ， 虽然各种制备工艺各有所长 ， 但 也都存在着一些缺陷 ， 针对不 同的电接触材料应采 用相应的制备工艺 ， 同时也可将制粉 、 成形 、 烧 结的 新技术结合使用制备高性能的触点材料 。相信随着 粉末冶金技术的发展及装备的不断更新 ， 它在触点 材料 中的应用必将更加广泛 。 参 考文 献 E l i 张冠生 ．电器理论 基础 [ M] ．北 京 机械工 业 出版社 ， 1 9 97 17 3 1 76 ． [ 2 ] 桂林 电器科学研究 所技 术情报室 ．国外银 系触头材料 的发展概况[ J ] ．电工材料 ， 1 9 7 6 ， 4 1 1 4 ． [ 3 ] 胡嗣强 ， 师洁琦 ．银 一氧化镉 电触 头材 料 的研究 [ J ] ． 电工材料 1 9 7 3 ， 1 1 2 1 9 ． [ 4 ] 赵建 国 ． 共沉 积烧结挤 压工艺 制取 A g Ni l 0电触头 材 料[ J ] ． 粉 末冶金技术 ， 1 9 8 8 ， 6 2 9 9 1 0 4 ． I- 5 ] 专利信息 ． 银 重稀土金属氧化 物电工触点材料及其 制 备工艺 E l i ．电工材料 ， 2 0 0 4 ， 3 4 5 ． [ 6 ] 王景 芹 ， 陆俭 国 ， 温鸣等 ． 银 一稀土氧化物触头材 料的 性 能E l i ．稀有金 属材 料与工程 ， 2 0 0 1 ， 6 2 0 5 2 0 7 ． [ 7 ] 周兆锋 ， 甘卫 平 ， 林炳 ．一种 新 型 A g S n O z触头 材料 的制备[ J ] ． 稀有 金属与硬质合金 ， 2 0 0 4 ， 9 2 2 2 4 ． [ 8 ] 丁万 山， 林 晓莎 ， 林 炳等 ．预合金粉末 内氧化 法生产高 性能 Ag Me O触 头 材料 [ J ] ．电工材 料 ， 2 0 0 4 ， 4 1 2 一 l 7． [ 9 ] 戚颖 ， 黄建设 ， 张万胜 ．新型节银氧化镉触 头材料及其 制造工艺 E J ] ．电气应用 ， 1 9 8 4 ， 9 4 1 4 7 ． [ 1 o ] 刘辉 ， 戚 颖 ， 谭 光讯 等 ．汽 车电器用 新 型头材 料研 究 [ J ] ．电工合金 ， 1 9 9 8 ， 3 2 1 2 5 ． [ 1 1 ] 刘 辉 ， 戚颖 ， 谭光 讯 等 ．新 型银氧 化锡触 头材 料在 汽 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 6 粉末冶金工业 第 l 9卷 车电器 中的应用[ j ] ． 汽 车电器 ， 2 0 0 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