Ag/WC@SnO_2电接触材料的制备及性能研究

【摘要】AgSnO2是一种环保型电接触材料,由于其综合性能优异,有望替代当前广泛使用的有毒AgCdO电接触材料,已在部分低压电器领域得到应用。然而目前工业生产的Ag/SnO2电接触材料主要采用内氧化法制备,存在Sn02在Ag基体中分布不均匀、生产周期长、成本高,以及在使用过程中接触电阻不断增大,温升高,使用寿命短等问题。主要原因是Sn02与Ag基体的浸润性差,密度不匹配,在电弧作用过程中容易与Ag基体分离。因此,对Ag/SnO2电接触材料的增强相进行改性研究,制备新型Ag/SnO2电接触材料具有重要的意义。本文采用化学沉淀法和水热法对Sn02进行改性研究,制备了具有包覆结构的WC@SnO2复合粉体,考察了制备方法、锡源种类及浓度、表面改性剂种类及含量、反应时间、反应温度等对复合颗粒结构、成分、形貌等的影响；并以此作为增强相,采用粉末冶金法制备出Ag/WC@SnO2电接触材料,研究了其微观形貌、电学及力学性能。主要研究内容如下：(一)采用湿化学方法制备了具有包覆结构的WC@SnO2复合颗粒：(1)以WC为分散相,考察了PVA,SDBS,CMC对WC粉体改性分散的影响,并探讨了分散机理；(2)以SnC14为锡源、PVP作为表面改性剂,采用水热法,制备了具有包覆结构的WC@SnO2复合粉体；当温度为200℃、PVP与WC的质量比为3：1、水热时间为20h时,可获得有序棒状SnO2晶体包覆的WC@SnO2复合粉体；(3)以Na2Sn03为锡源、PVP为表面改性剂,采用化学沉淀法制备了WC@SnO2复合粉体,当温度为60℃\PVP与WC的质量比为3：1、反应时间为6h时,SnO2以无序棒状包覆在WC表面。(二)以化学沉淀法制备的WC@SnO2(12wt%)为增强相,采用粉末冶金法制备出Ag/WC@SnO2电接触材料,考察了混粉方式、烧结温度、复压复烧工艺对其微观结构、密度、硬度、电阻率等性能的影响：(1)与辊轴式球磨混粉法相比,高能球磨法可以有效改善Ag/WC@SnO2复合粉体的均匀性、力学及电学性能；(2)当烧结温度由750℃升高至920℃,Ag/WC@SnO2电接触材料的密度和硬度呈“降低-升高-降低”的起伏趋势；(3)当烧结工艺为“800MPa复压+600℃复烧”时,Ag/WC@SnO2电接触材料的密度、硬度和电阻率最佳,分别为10.58g/cm3、70.5HV,3.10μ.cm。(三)将Ag/WC@SnO2及Ag/SnO2电接触材料加工成电触点,进行电寿命试验,结果表明：经过15k次闭合-断开操作后,Ag/WC@SnO2触点的抗熔焊性能优于Ag/SnO2触点,但是接触电阻较大；主要是由于在电弧作用下,Ag/WC@SnO2触点表面银大量蒸发或飞溅,SnO2、WC等在表面偏析,银含量减少,导致接触电阻增大,但是抗熔焊性能提高。
【作者】邱建美；
【导师】杨辉；
【作者基本信息】浙江大学，材料科学与工程，2014，硕士
【关键词】WC@SnO2复合粉体；粉末冶金法；Ag/WC@SnO2电接触材料；动态电接触性能；电侵蚀；

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