本发明涉及电接触材料领域,具体是一种基于氧化物骨架及高熵合金的银氧化锡电接触材料及其制备方法。
背景技术:
1、银氧化锡电接触材料广泛应用于家用电器、汽车、新能源、储能、5g、航空航天等领域。
2、电接触材料承担接通-传导-切断电流的功能。随着氧化物含量的增加,银氧化锡电接触材料成型加工性能将出现急剧恶化,甚至无法加工;现有的制备银氧化锡电接触材料的相关专利如下:
3、(1)专利cn115747699a,一种高氧化物含量银氧化锡片状触点材料的制备方法(2)专利cn114093686a,银金属氧化物电接触材料在冷镦制打铆钉电触头中改善材料塑性的方法和应用
4、(3)专利cn110643847b,银氧化锡电接触材料的制备方法
5、(4)专利cn114694984a,一种具有磁场自调控功能的银氧化锡智能触点
6、上述专利(1)采用熔炼锭子-表面喷镀-烧结-挤压-热轧-打磨-精轧等方法,提升挤压板材在后续热轧、冷轧成带材过程中的塑性加工能力,极大减少热轧、冷轧过程侧边开裂、断裂异常现象,提升材料的成品率。
7、专利(2)采用芯表不同氧化物含量材料成型、烧结、挤压、拉拔,改善低银含量银金属氧化物电接触材料的塑性,解决冷镦成型制打复合类铆钉电触头时钉头工作层边缘开裂现象,可以获得均匀的银层分布。
8、专利(3)采用混粉、湿磨、干燥、成型、挤压等方法,产物总氧化物含量高且可塑性强,且涉及物理过程,全生产过程环保。
9、专利(4)采用3d打印法、丝网印刷法、模板法或注射成形工艺方法制备出具有预定有序结构的sno2骨架前驱体,烧结后将液体ag渗入sno2骨架形成微观上三维有序的ag相,该方法能够大幅度提高触点的抗电弧侵蚀能力和开关的开断能力。
10、专利(1)(2)(3)采用表面喷镀、芯表不同含量成型、湿磨等方法制作高氧化物含量银电接触材料;专利(1)中基体为银基体、未实现银基体强化;专利(2)中仅芯层为高氧化物含量材料,当触点烧损到边缘位置,将导致抗熔焊性能的降低,影响电寿命试验次数;专利(3)中氧化物与基体的结合方式为机械结合,电寿命试验过程中容易导致氧化物与银基体的分离,无法满足长电寿命次数的要求;专利(4)采用sno2骨架前驱体+液体ag渗入的方式,该方法中存在sno2骨架强度低,液体ag渗入不完全、导致气孔等产生,影响触点材料的电寿命次数的问题。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足,而提供一种基于氧化物骨架及高熵合金的银氧化锡电接触材料及其制备方法,本发明所采取的技术方案如下:
2、第一方面,本发明提供一种基于氧化物骨架及高熵合金的银氧化锡电接触材料的制备方法,包括以下步骤:
3、步骤1:将银锭、锡锭、金属添加物在真空熔炼炉熔化,通过3d打印得到所需型材的坯体;
4、步骤2:将步骤1的坯体在有氧气氛下氧化;
5、步骤3:步骤2中氧化后的坯体至少部分浸入酸液中进行表面处理,使表层获得多孔氧化物骨架;
6、步骤4:将步骤3制备的表层具有多孔氧化物骨架的坯体进行表面高熵合金选择性激光熔化处理,使高熵合金熔融渗入多孔氧化物骨架中;
7、步骤5:对步骤4处理得到的材料进行后处理,获得所述银氧化锡电接触材料。
8、高熵合金(high-entropy alloys)简称hea,是由五种或五种以上等量或大约等量金属形成的合金。
9、选择性激光熔化(selective laser melting),是金属材料增材制造中的一种主要技术途径;该技术选用激光作为能量源,按照三维cad切片模型中规划好的路径在金属粉末床层进行逐层扫描,扫描过的金属粉末通过熔化、凝固从而达到冶金结合的效果,最终获得模型所设计的金属零件。
10、作为优选,步骤1中的银为65-80的质量份,锡为5-32的质量份;所述金属添加物为铟、锗、锰、钴、钛其中的二种或多种,金属添加物为2-15质量份。
11、作为优选,步骤2中,所述坯体在有氧气氛下氧压为4-10mpa、温度550-750℃下氧化8-12h。
12、作为优选,步骤3中,所述酸液为硝酸水溶液,酸液浓度为10-50%,浸泡5-10min。
13、作为优选,步骤4中,所述高熵合金包含银、镍、铝、钛、铁;所述选择性激光熔化处理的激光功率100-800w、扫描速度200-1000mm/s、扫描间距50-300μm。
14、作为优选,步骤5中,所述后处理包括:研磨步骤4制备的经过表面改性材料5-10分钟,清洗、烘干获得成品。
15、第二方面,上述基于氧化物骨架及高熵合金的银氧化锡电接触材料的制备方法制备的电接触材料也属于本发明的保护范围。
16、本发明的有益效果如下:本发明采用氧化物骨架原位生成方法保证氧化物骨架的强度,该骨架与高熵合金选择性激光熔化改性强化银基体,使利用该材料制备的触点的工作层具有优异的耐电弧侵蚀性能,尤其是抗大电流电弧侵蚀性能,具有良好的应用前景。
1.一种基于氧化物骨架及高熵合金的银氧化锡电接触材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的基于氧化物骨架及高熵合金的银氧化锡电接触材料的制备方法,其特征在于:步骤1中的银为65-80的质量份,锡为5-32的质量份。
3.根据权利要求2所述的基于氧化物骨架及高熵合金的银氧化锡电接触材料的制备方法,其特征在于:步骤1中,所述金属添加物为铟、锗、锰、钴、钛其中的二种或多种,金属添加物为2-15质量份。
4.根据权利要求1所述的基于氧化物骨架及高熵合金的银氧化锡电接触材料的制备方法,其特征在于:步骤2中,所述坯体在有氧气氛下氧压为4-10mpa、温度550-750℃下氧化8-12h。
5.根据权利要求1所述的基于氧化物骨架及高熵合金的银氧化锡电接触材料的制备方法,其特征在于:步骤3中,所述酸液为硝酸水溶液,酸液浓度为10-50%,浸泡5-10min。
6.根据权利要求1所述的基于氧化物骨架及高熵合金的银氧化锡电接触材料的制备方法,其特征在于:步骤4中,所述高熵合金包含银、镍、铝、钛、铁。
7.根据权利要求1所述的基于氧化物骨架及高熵合金的银氧化锡电接触材料的制备方法,其特征在于:步骤4中,所述选择性激光熔化处理的激光功率100-800w、扫描速度200-1000mm/s、扫描间距50-300μm。
8.根据权利要求1所述的基于氧化物骨架及高熵合金的银氧化锡电接触材料的制备方法,其特征在于,步骤5中,所述后处理包括:研磨5-10分钟,清洗、烘干获得成品。
9.如权利要求1-8任一项所述的基于氧化物骨架及高熵合金的银氧化锡电接触材料的制备方法制备得到的银氧化锡电接触材料。