球形氧化物增强银基电接触材料的制备及性能研究

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银基电接触材料因其优异的性能广泛应用于各种低压开关、继电器和接触器中。其中Ag/CdO电接触材料自发明以来由于其良好的物理和电学性能被称为万能的电接触材料。但是进入二十一世纪以来由于人们对环保的日益重视,Cd蒸汽有毒,限制了 Ag/CdO电接触材料的应用。因此新型的Ag/MeO电接触材料一直是研究的热点。虽然针对常见Ag/MeO(CuO、ZnO、SnO2、Y2O3)电接触替代材料,研究人员做了大量的研究,但是所得到的电接触材料都存在由于增强相在基体分布不均,造成电接触材料耐电弧侵蚀和抗熔焊性能差的问题。为提高电接触材料的性能,本文以单分散球形氧化物颗粒为增强相。单分散球形氧化物颗粒在具有氧化物良好的物理化学性能的同时,兼备比表面小、相界面小、各相同性等优势,是一种理想的银基体增强相。本论文采用均匀沉淀法、水热法和模板法三种液相合成方法,适当调节工艺参数,结合SEM、FT-IR、TG-DTA、XRD等表征手段,制备出单分散球形TiO2、CuO、ZnO、Y203、Bi2O3、SnO2六种单分散球形氧化物粉体。氧化物粉体和银粉经球磨/热压烧结后得到纯Ag及Ag/球形氧化物复合材料。进一步检测了 Ag/球形氧化物电接触材料的物理性能(致密度、硬度、电导率和击穿强度)和抗电弧侵蚀性能,讨论了球形氧化物物相对Ag基复合材料电弧烧蚀的影响。主要研究结论如下:(1)液相法制备得到尺寸近均一的单分散球形TiO2、CuO、Y2O3、ZnO、Bi2O3、SnO2 颗粒,颗粒粒径分别为 380nm、1.2 μm、250 nm、380nm、400 nm 和 250 nm,为Ag基金属氧化物复合材料的制备提供了优质的增强颗粒。(2)制备的Ag/球形氧化物复合材料中,除Bi203外,氧化物均能保证良好的球形度并弥散分布于Ag基体中;添加球形氧化物有效提高了 Ag基体的硬度和击穿强度,改善了基体的耐电弧腐蚀性。(3)添加了不同物相球形氧化物的Ag基复合材料经电弧烧蚀后呈现出不同的电弧腐蚀形貌,经对比,添加球形Y2O3能有效抑制金属银的蒸发和喷溅,改善电弧烧蚀对复合材料表面的劣化程度。
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