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电接触材料广泛用于制造电器开关、仪器、仪表等的接触元件,主要负责接通、断开电路及负载电流的任务。电接触材料的性能直接影响着电子产品的可靠性、稳定性、精度和使用寿命。
Ag-SnO2电接触材料由于表现出更优良的抗电弧侵蚀性、耐磨损性和更好的抗熔焊性能,是最有希望代替Ag-CdO的新型无毒材料。Ag-SnO2电接触材料的制备方法主要有内氧化和粉末冶金法,但这两种工艺都有不足之处,前者无法内氧化Sn含量高的Ag-Sn合金,需要加大量In帮助内氧化;粉末法无法制备SnO2含量超过12wt.%的Ag-SnO2材料,并且无论何种工艺制备的Ag-SnO2材料的加工性差,性能不稳定,难以满足电器对触点小型化和高性能的要求。本论文的目的是研究出一种制备Ag-SnO2电接触材料的新方法,改善其电性能和机械性能。
本论文研究内容:
1.采用高能球磨技术制备了Ag-SnO2电接触材料,并对其物理、机械和电性能进行了测试。2.研究了Ag-xSn合金(x=2,4,5,6wt.%)在600℃~800℃的内氧化规律。3.制备了成分为Ag-4Sn的雾化粉和球磨粉,研究了这两种合金粉末在中低温条件下的氧化行为。4.结合高能球磨法和内氧化法,发展出一种制备Ag-SnO2电接触材料的方法,采用新方法制备了Ag-SnO2电接触材料并对性能进行了表征。
研究结果表明:1.与传统的粉末冶金法相比,高能球磨法制备的Ag-SnO2电接触材料氧化锡弥散更均匀,具有更好的物理性能、机械性能和电性能,但由于硬度较高,必须多次退火处理,当SnO2≥12wt.%时,材料冷加工性能差。2.在600℃~800℃条件下,当Ag-Sn合金中Sn含量小于4wt.%时,氧化动力学曲线近似符合的抛物线规律,在合适的温度和时间条件下,合金中的Sn可以完全氧化。当Sn含量大于5wt.%时,只有少量的Sn被氧化,氧化反应很快停止,发生了内氧化向外氧化的转变。3.在300℃~500℃条件下,Ag-Sn合金粉末能很快被氧化,球磨粉的氧化速率远远大于雾化粉,原因是粉末在球磨过程中,颗粒被塑性变形,产生应力和应变,导致晶体内能增加,使得反应势垒降低。
新方法制备的Ag-SnO2电接触材料,比高能球磨制备的材料具有更好的机械加工性能,同时也避免了Ag-Sn合金中Sn含量大于5wt.%时内氧化困难的问题。由于该方法兼具了粉末法和内氧法的优点,使得制备的材料在性能上显示出很大的优越性,因此有可能成为Ag-SnO2电接触材料制备的新技术、新工艺。