CN102592701B - 一种采用原位合成制备AgTiB2触头材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用原位合成制备AgTiB2触头材料的方法，该方法以高纯Ag粉、Ti粉和B粉为原料，经过混粉后在压力机下进行压制；最后对压坯进行电弧熔炼，即得到原位生成的AgTiB2触头材料。与现有AgTiB2触头材料的制备技术相比，本发明的制备方法简便，获得的AgTiB2触头材料组织致密，原位生成的TiB2与Ag基体结合好，界面干净，AgTiB2触头材料的综合性显著能高。
Description
技术领域
本发明属于金属材料制备技术领域，具体涉及一种采用原位合成制备AgTiB2触头材料的方法。
背景技术
AgTiB2银基触头材料具有高导电导热性和良好的耐电弧侵蚀性能，在低压触头材料中有着广泛的应用前景。随着对开关电器的小型化、长寿命和可靠性要求的不断提高，对触头材料的性能提出了越来越高的要求。目前，AgTiB2触头材料主要制备方法是采用传统粉末冶金法，但烧结的产品往往存在致密度不高和组织分布不均匀的问题，影响了材料的导电性和硬度。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用原位合成制备AgTiB2触头材料的方法，解决了现有方法制备的AgTiB2触头材料致密度低，硬度与导电率低的问题。
本发明的技术方案是，一种采用原位合成制备AgTiB2触头材料的方法，该方法包括以下操作步骤：
步骤1，粉末的配比
按照质量百分比，分别称取1～5％的Ti粉，0.1～5％B粉，其余为Ag粉，以上各组份质量百分比总和为100％，
所述Ti粉的平均粒径为1～10μm、纯度不低于99.9％，B粉平均粒径为1～10μm、纯度不低于99.9％，Ag粉平均粒径为50～100μm、纯度不低于99.99％；
步骤2，混粉
将步骤1称取好的Ag粉、Ti粉和B粉放入混粉机中，添加无水乙醇混合，混合时间为1～5h；
步骤3，压制
将步骤2混合好的粉末在压力机上进行冷压成型，压强为200～400MPa，保压时间为10～50s，制成压坯；
步骤4，电弧熔炼
将步骤3制备好的压坯放在真空电弧炉中，先对炉内抽真空，保证炉体内的真空度不低于10-3Pa，然后通电开始熔化，熔化的温度为1100℃～1300℃，熔化时间为5～15min，反复熔炼多次后随炉冷却，即得到AgTiB2触头材料。
本发明的特点还在于，
步骤2中无水乙醇添加量为Ag粉、Ti粉和B粉总质量的2％。
步骤3中通过模具控制压坯直径为20～40mm，压坯高度为10～30mm。
步骤4中将压坯熔炼2～6次。
本发明的有益效果是，提高了AgTiB2触头材料的致密度、硬度和导电率，使AgTiB2触头材料具有优良的综合性能。
附图说明
图1是本发明制备方法的流程图；
图2是现有方法制备的AgTiB2触头材料显微组织照片；
图3是本发明实施例1中采用球磨的TiB2粉末制备的AgTiB2触头材料显微组织照片；
图4是现有方法制备的AgTiB2触头材料电弧侵蚀形貌显微组织照片；
图5是本发明实施例1中采用球磨的TiB2粉末制备的AgTiB2触头材料电弧侵蚀形貌显微组织照片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供一种采用原位合成制备AgTiB2触头材料的方法，如图1所示，包括以下操作步骤：
步骤1，粉末的配比
按照质量百分比，分别称取1～5％的Ti粉，0.1～5％B粉，其余为Ag粉，以上各组份质量百分比总和为100％，
所述Ti粉的平均粒径为1～10μm、纯度不低于99.9％，B粉平均粒径为1～10μm、纯度不低于99.9％，Ag粉平均粒径为50～100μm、纯度不低于99.99％；
步骤2，混粉
将步骤1称取好的Ag粉、Ti粉和B粉放入混粉机中，并按照Ag粉、Ti粉和B粉总质量的2％添加无水乙醇，混合时间为1～5h；
步骤3，压制
将步骤2混合好的粉末在压力机上进行冷压成型，压强为200～400MPa，保压时间为10～50s，通过模具控制压坯直径为20～40mm，压坯高度为10～30mm；从而保证压坯中粉末的压制均匀；
步骤4，电弧熔炼
将步骤3制备好的压坯放在真空电弧炉中，先对炉内抽真空，保证炉体内的真空度不低于10-3Pa，然后通电开始熔化，熔化的温度为1100℃～1300℃，熔化时间为5～15min，反复熔炼2～6次后随炉冷却，即得到原位生成法制备的AgTiB2触头材料。
实施例1
按照质量百分比分别称取2.8％、平均粒径为2μm、纯度不低于99.9％的Ti粉，1.2％、平均粒径为1.5μm、纯度不低于99.9％的B粉，余量为平均粒径为70μm、纯度不低于99.99％的Ag粉；将称好的粉末在混粉机上混合，在混料机中按Ag粉、Ti粉和B粉总质量的2％添加无水乙醇，混粉时间为4h；然后将混好的粉末在压力机上压制成型，通过模具控制压坯尺寸为Φ30×10(mm)，压强300MPa，保压时间为30s；再将制备好的压坯放在真空电弧炉中，先对炉内抽真空，保证炉体内的真空度高于10-3Pa；然后送电开始熔化，熔化温度1150℃，熔化时间保持在5min，反复熔炼3次；随炉冷却后即获得AgTiB2触头材料。
实施例2
按照质量百分比分别称取2.8％、平均粒径为2μm、纯度不低于99.9％的Ti粉，1.2％、平均粒径为1.5μm、纯度不低于99.9％的B粉，余量为平均粒径为70μm、纯度不低于99.99％的Ag粉；将称好的粉末在混粉机上混合，在混料机中按Ag粉、Ti粉和B粉总质量的2％添加无水乙醇，混粉时间为4h；然后将混好的粉末在压力机上压制成型，通过模具控制压坯尺寸为Φ30×10(mm)，压强300MPa，保压时间为30s；再将制备好的压坯放在真空电弧炉中，先对炉内抽真空，保证炉体内的真空度高于10-3Pa；然后送电开始熔化，熔化温度1150℃，熔化时间保持在5min，反复熔炼3次；随炉冷却后即获得AgTiB2触头材料。
实施例3
按照质量百分比分别称取2.8％、平均粒径为2μm、纯度不低于99.9％的Ti粉，1.2％、平均粒径为1.5μm、纯度不低于99.9％的B粉，余量为平均粒径为70μm、纯度不低于99.99％的Ag粉；将称好的粉末在混粉机上混合，在混料机中按Ag粉、Ti粉和B粉总质量的2％添加无水乙醇，混粉时间为4h；然后将混好的粉末在压力机上压制成型，通过模具控制压坯尺寸为Φ30×10(mm)，压强300MPa，保压时间为30s；再将制备好的压坯放在真空电弧炉中，先对炉内抽真空，保证炉体内的真空度高于10-3Pa；然后送电开始熔化，熔化温度1150℃，熔化时间保持在5min，反复熔炼3次；随炉冷却后即获得AgTiB2触头材料。
本发明方法制备的AgTiB2触头材料与传统的AgTiB2触头材料的性能对比见表1所示：
表1传统AgTiB2触头材料和本发明所制备AgTiB2触头材料的性能对比
从上表可以看出，本发明方法制备的AgTiB2触头材料致密度、电导率和硬度均得到明显的提高，从而提高了材料的导电性和硬度，使之能够满足材料的使用要求。
图2和图4是传统方法制备的AgTiB2触头材料的微观组织和电弧侵蚀后的表面形貌，图3和图5是本发明方法制备的AgTiB2触头材料的微观组织和电弧侵蚀后的表面形貌。从图2和图3中可以明显的看出本发明制备的AgTiB2触头材料的微观组织中TiB2颗粒变的细小，而且分布均匀；从图4和图5的对比中可以看出，和传统制备方法相比，本发明制备的AgTiB2触头材料的表面电弧侵蚀形貌更加平坦，不存在大的侵蚀蚀坑，材料的耐电弧侵蚀性能得到了极大地提高。
本发明的制备方法简便，获得的AgTiB2触头材料组织致密，原位生成的TiB2与Ag基体结合好，界面干净，AgTiB2触头材料的综合性显著能高。
Claims (4)
1.一种采用原位合成制备AgTiB2触头材料的方法，其特征在于，该方法包括以下操作步骤：
步骤1，粉末的配比
按照质量百分比，分别称取1～5%的Ti粉，0.1～5%B粉，其余为Ag粉，以上各组份质量百分比总和为100%，
所述Ti粉的平均粒径为1～10μm、纯度不低于99.9%，B粉平均粒径为1～10μm、纯度不低于99.9%，Ag粉平均粒径为50～100μm、纯度不低于99.99%；
步骤2，混粉
将步骤1称取好的Ag粉、Ti粉和B粉放入混粉机中，添加无水乙醇混合，混合时间为1～5h；
步骤3，压制
将步骤2混合好的粉末在压力机上进行冷压成型，压强为200～400MPa，保压时间为10～50s，制成压坯；
步骤4，电弧熔炼
将步骤3制备好的压坯放在真空电弧炉中，先对炉内抽真空，保证炉体内的真空度不低于10-3Pa，然后通电开始熔化，熔化的温度为1100℃～1300℃,熔化时间为5～15min，反复熔炼2～6次后随炉冷却，即得到AgTiB2触头材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中无水乙醇添加量为Ag粉、Ti粉和B粉总质量的2％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3中通过模具控制压坯直径为20～40mm，压坯高度为10～30mm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4中将压坯熔炼2～6次。
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