本发明属于电触头技术领域，具体是指一种氧化物颗粒弥散分布的银氧化铁电接触材料及其制备方法。
背景技术：
在现有电接触领域，银基电接触材料是目前应用最为广泛的一类材料。这是因为银具备高的导电、导热性、良好的机械加工特性；且因氧化银在高温下不稳定，易分解成单质银和氧气，故而能保证银基电接触材料低而稳定的接触电阻。
目前银基电接触材料主要分为三类：银-金属氧化物、银基假合金，银基合金，其中银金属氧化物由于其优良的综合电性能，在整个电接触材料体系中占有重要的作用。银氧化铁材料作为一种银金属氧化物电接触材料，具有低而稳定的接触电阻，良好的导电、导热及稳定优良的温升特性，尤其是在强电流开关的应用条件下，比正在广泛应用的银镍、银钨材料具备更为优良的抗熔焊性能。
因银、铁金属间的固溶度有限，故而决定了银氧化铁常用的制备工艺分为两种：粉末冶金工艺、化学共沉积工艺。银氧化铁粉末冶金工艺制备简要工艺流程如下：银粉、氧化铁粉、添加物粉末混合-等静压-烧结-复压-热挤压成板材或者丝材，此种生产工艺的主要缺点：因原料粉末颗粒细小、易团聚，在混合过程中无法实现氧化铁及添加物颗粒的充分分散，因而在成品中无法避免出现氧化物或者添加物粉末聚集、分布不均匀的缺陷，进而进一步影响材料的电性能稳定性。银氧化铁共沉积工艺制备简要工艺流程如下：配置一定浓度的含银、铁及添加物金属盐溶液、配置一定浓度的沉淀剂溶液-将沉淀剂溶液以一定的速度加入混合溶液中进行沉淀-银、铁、添加物共沉淀物清洗-银、铁、添加物共沉淀物烘干-银、铁、添加物共沉淀物煅烧制备银金属氧化物复合粉末-等静压-烧结，最后挤压成板材或者丝材，此种工艺虽然可以有效地解决氧化颗粒分散问题，但生产工艺流程长、工序较为繁琐，最为重要的缺陷为作为沉淀剂的金属离子在后续的清洗工序中难以去除，使得成品材料中低熔点杂质含量较多，导致材料的燃弧能量大及燃弧时间长，极大地降低了材料本身的抗电弧烧损特性。
通过检索，中国专利cn101794636一种银氧化铁电接触材料的制备方法。该方法的主要工艺步骤为：配置一定浓度的硝酸银、硝酸铁、硝酸锆混合溶液-向混合溶液加入氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠沉积剂，制备金属碳酸盐沉淀-对金属碳酸盐溶液进行清洗、烘干、煅烧制备银金属氧化物复合粉末-最后将复合粉末进行过筛、等静压成形、烧结、热挤压成线材或者板材。该方法由于合成的金属碳酸盐呈絮状沉淀、沉淀物较为蓬松，导致清洗过程无法有效去除因沉积剂加入而引入的低熔点杂质钠，最终使得成品材料中低熔点杂质钠含量较高，导致材料在电试验开闭过程中表现出较高的燃弧能量和较长的燃弧时间，最终影响材料本身的抗电弧烧损能力。
上述专利所采用的工艺方法，虽然可解决氧化物颗粒聚集问题，但过程中引入了后续清洗过程中无法去除的低熔点杂质金属；而传统的粉末冶金工艺，则无法有效地实现氧化铁颗粒及添加物颗粒的均匀分散问题。因而，如何实现氧化物颗粒的均匀分散并且保证材料的制备过程中又不引入低熔点金属杂质，为本材料制备领域的一个难题，故而有必要进行改进。
技术实现要素：
本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种氧化物颗粒弥散分布的银氧化铁电接触材料及其制备方法。采用本发明方法制备的银氧化铁电接触材料，氧化物颗粒尺寸细小、组织均匀，且材料成材率较常规多次挤压工艺显著提高，适合大批量生产。
为实现上述目的，本发明的第一个方面是提供一种氧化物颗粒弥散分布的银氧化铁电接触材料。其技术方案是包括以下步骤：
(1)将银与改性添加物金属熔炼、水雾化成合金粉末；
(2)将所述的合金粉末烘干、过200目筛，制备-200目合金粉末；
(3)将-200目雾化合金粉与铁粉进行混合；
(4)将步骤(3)混合后粉体进行粉末轧制成带材；
(5)将带材进行退火，随后进一步冷轧；
(6)将轧制后的带材进行内氧化，随后将内氧化后的带材进行冲断、压锭、烧结、复压、进一步热挤压成板材或线材。
进一步设置是步骤(1)中所述的改性添加物金属为金属钼、金属钇、金属镧的一种或多种组合。
进一步设置是步骤(1)中：雾化温度为1000～1300℃、雾化水压为30～50mpa。
进一步设置是步骤(2)的烘干参数条件为：烘干温度：100～350℃；烘干时间：3～12h。
进一步设置是步骤(3)所述的铁粉为羰基铁粉，激光粒度分布为：d10＜1.2μm、d50:1.5～3.5μm、d90＜6μm；-200目雾化合金粉与铁粉混合的参数工艺为：单次混合量15～50kg、混合时间2～10h。
进一步设置是步骤(4)所述的粉末轧制具体实施方法为：采用二辊水平轧机和倾斜喂料机，利用粉体自身的流动性、轧制与粉末之间的摩擦阻力，轧制出厚度4～8mm、宽度60～100mm的带材轧坯。
进一步设置是步骤(5)所述的带材进行退火工艺为：退火温度：550℃～750℃、退火时间：60min～180min、退火气氛：氢气气氛；退火的主要目的是去除粉末轧制过程中造成的内应力，提升后续塑性加工变形的能力；并最终轧制成厚度为1.5mm的带材。
进一步设置是步骤(6)所述的内氧化工艺为：氧化温度600～850℃、氧化时间：24～48h、氧化压力：0.4～0.95mpa，并最终内氧化后的带材进行冲断、压锭、烧结、复压、进一步热挤压成板材或线材。
另外，本发明还提供一种如所述的制备方法所制备的氧化物颗粒弥散分布银氧化铁电接触材料，所述氧化铁电接触材料的组分及含量为氧化铁含量在5～15wt％、改性添加物含量0.01～2％wt％、余量为银，所述的改性添加物为氧化钼、氧化钇、氧化镧的一种或多种组合。采用此方法制备的银氧化铁材料，其氧化物颗粒尺寸≤1μm，成品丝材或板材整个横、纵截面金相组织中，聚集氧化颗粒最大尺寸≤5μm。
本发明的创新机理和有益效果是：
1)通过将银与改性添加物金属熔炼、水雾化成合金粉末，因形成的粉体为合金粉体，添加物金属组元分散均匀性为原子级别分散，可从根本上解决常规粉末冶金工艺添加物组元的分散均匀性问题；
2)将雾化合金粉末与铁粉进行混合，随后将混合后粉体进行粉末轧制成带材及其后续冷轧塑性变形至一定厚度：通过利用金属单质铁粉在粉末轧制过程中的颗粒重排，达到进一步分散；通过利用单质金属铁颗粒在冷轧过程协调性塑性变形，进一步细化单质铁颗粒，最终获得氧化铁颗粒细小且弥散分布；
3)与共沉积制备工艺相比，该方法因避免沉淀剂(钾、纳碳酸盐或碳酸氢盐)的加入而引入的低熔点杂质，最终使得材料的不含低熔点杂质金属含量，有效改善材料的燃弧特性，提升材料本身的抗电弧烧损特性，且具备制作流程短而简单的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1一种超细氧化物颗粒银氧化铁电接触材料的制备艺流程图；
图2传统粉末冶金工艺制备agfe2o3(氧化物总含量6.4％)材料的横、纵向金相组织照片；
图3本发明方法制备的agfe2o3(氧化物总含量6.4％)材料的横、纵向金相组织照片。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
实施例一：
本实施案例按以下步骤进行：
1)按最终产品重量百分比为ag:fe2o3:moo3＝93.6:5.4:1的要求，称取25.318kg银锭在中频感应加热炉熔化，随后加入0.182金属钼块，形成银钼合金。控制溶液雾化温度在1280±20℃，并在雾化水压为40±5mpa的压力下将银钼合金雾化成合金粉末。
2)将银钼雾化合金粉体在250±10℃进行烘干，烘干时间为8h±10min，以彻底去除粉体中的水分；
3)将烘干后的粉体于200目筛网进行筛分，筛下物用作后续与铁粉混合的原料粉末；
4)称取-200目银钼合金粉体18.854kg、羰基铁粉0.756kg，并于犁铲式混合机内进行粉体混合，混合时间设置为4h±10min。
5)采用二辊水平轧机和倾斜喂料机，利用粉体自身的流动性、轧辊与粉末之间的摩擦阻力，将混合好后的粉体进行轧制，轧制出厚度6mm、宽度70mm的带材轧坯。
6)将上述的带材进行600℃下进行氢气退火，时间为120±10min，退火的主要目的是去除粉末轧制过程中造成的内应力，提升后续塑性加工变形的能力；并最终轧制成厚度为1.5mm的带材。
7)将轧制后的带材进行内氧化，设置氧化参数为：氧化温度800±10℃、氧化时间：28±0.5h、氧化压力：0.6±0.05mpa。随后将内氧化后的带材进行冲断、压锭、烧结、复压、进一步热挤压成板材或线材。采用本工艺制备的agfe2o3(5.4％)moo3(1％)线材经后续拉拔至
实施例二：
本实施案例按以下步骤进行：
1)按最终产品重量百分比为ag:fe2o3:y2o3＝93.6:5.4:1的要求，称取25.286kg银锭在中频感应加热炉熔化，随后加入0.214金属钇块，形成银钇合金。控制溶液雾化温度在1200±20℃，并在雾化水压为40±5mpa的压力下将银钇合金雾化成合金粉末。
2)将银钇雾化合金粉体在250±10℃进行烘干，烘干时间为8h±10min，以彻底去除粉体中的水分；
3)将烘干后的粉体于200目筛网进行筛分，筛下物用作后续与铁粉混合的原料粉末；
4)称取-200目银钇合金粉体18.878kg、羰基铁粉0.756kg，并于犁铲式混合机内进行粉体混合，混合时间设置为4h±10min。
5)采用二辊水平轧机和倾斜喂料机，利用粉体自身的流动性、轧辊与粉末之间的摩擦阻力，将混合好后的粉体进行轧制，轧制出厚度6mm、宽度70mm的带材轧坯。
6)将上述的带材600℃下进行氢气退火，退火时间为120±10min，退火的主要目的是去除粉末轧制过程中造成的内应力，提升后续塑性加工变形的能力；并最终轧制成厚度为1.5mm的带材。
7)将轧制后的带材进行内氧化，设置氧化参数为：氧化温度800±10℃、氧化时间：28±0.5h、氧化压力：0.6±0.05mpa。随后将内氧化后的带材进行冲断、压锭、烧结、复压、进一步热挤压成板材或线材。采用本工艺制备的agfe2o3(5.4％)y2o3(1％)线材经后续拉拔至
实施例三：
本实施案例按以下步骤进行：
1)按最终产品重量百分比为ag:fe2o3:la2o3＝93.6:5.4:1的要求，称取25.27kg银锭在中频感应加热炉熔化，随后加入0.23金属镧块，形成银镧合金。控制溶液雾化温度在1250±20℃，并在雾化水压为40±5mpa的压力下将银镧合金雾化成合金粉末。
2)将银镧雾化合金粉体在250±10℃进行烘干，烘干时间为8h±10min，以彻底去除粉体中的水分；
3)将烘干后的粉体于200目筛网进行筛分，筛下物用作后续与铁粉混合的原料粉末；
4)称取-200目银镧合金粉体18.89kg、羰基铁粉0.756kg，并于犁铲式混合机内进行粉体混合，混合时间设置为4h±10min。
5)采用二辊水平轧机和倾斜喂料机，利用粉体自身的流动性、轧辊与粉末之间的摩擦阻力，将混合好后的粉体进行轧制，轧制出厚度6mm、宽度70mm的带材轧坯。
6)将上述的带材600℃下进行氢气退火，退火时间为120±10min，退火的主要目的是去除粉末轧制过程中造成的内应力，提升后续塑性加工变形的能力；并最终轧制成厚度为1.5mm的带材。
7)将轧制后的带材进行内氧化，设置氧化参数为：氧化温度800±10℃、氧化时间：28±0.5h、氧化压力：0.6±0.05mpa。随后将内氧化后的带材进行冲断、压锭、烧结、复压、进一步热挤压成板材或线材。采用本工艺制备的agfe2o3(5.4％)la2o3(1％)线材经后续拉拔至
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
1.一种氧化物颗粒弥散分布的银氧化铁电接触材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将银与改性添加物金属熔炼、水雾化成合金粉末；
(2)将所述的合金粉末烘干、过200目筛，制备-200目合金粉末；
(3)将-200目雾化合金粉与铁粉进行混合；
(4)将步骤(3)混合后粉体进行粉末轧制成带材；
(5)将带材进行退火，随后进一步冷轧；
(6)将轧制后的带材进行内氧化，随后将内氧化后的带材进行冲断、压锭、烧结、复压、进一步热挤压成板材或线材。
2.根据权利要求1的氧化物颗粒弥散分布的银氧化铁电接触材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的改性添加物金属为金属钼、金属钇、金属镧的一种或多种组合。
3.根据权利要求1的氧化物颗粒弥散分布的银氧化铁电接触材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中：雾化温度为1000～1300℃、雾化水压为30～50mpa。
4.根据权利要求1的氧化物颗粒弥散分布的银氧化铁电接触材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)的烘干参数条件为：烘干温度：100～350℃；烘干时间：3～12h。
5.根据权利要求1的氧化物颗粒弥散分布的银氧化铁电接触材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述的铁粉为羰基铁粉，激光粒度分布为：d10＜1.2μm、d50:1.5～3.5μm、d90＜6μm；-200目雾化合金粉与铁粉混合的参数工艺为：单次混合量15～50kg、混合时间2～10h。
6.根据权利要求1的氧化物颗粒弥散分布的银氧化铁电接触材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)所述的粉末轧制具体实施方法为：采用二辊水平轧机和倾斜喂料机，利用粉体自身的流动性、轧制与粉末之间的摩擦阻力，轧制出厚度4～8mm、宽度60～100mm的带材轧坯。
7.根据权利要求1的氧化物颗粒弥散分布的银氧化铁电接触材料的制备方法，其特征在于：步骤(5)所述的带材进行退火工艺为：退火温度：550℃～750℃、退火时间：60min～180min、退火气氛：氢气气氛；并最终轧制成厚度为1.5mm的带材。
8.根据权利要求1的氧化物颗粒弥散分布的银氧化铁电接触材料的制备方法，其特征在于：步骤(6)所述的内氧化工艺为：氧化温度600～850℃、氧化时间：24～48h、氧化压力：0.4～0.95mpa，并最终内氧化后的带材进行冲断、压锭、烧结、复压、进一步热挤压成板材或线材。
9.一种如权利要求1所述的制备方法所制备的氧化物颗粒弥散分布银氧化铁电接触材料，其特征在于：所述氧化铁电接触材料的组分及含量为氧化铁含量在5～15wt％、改性添加物含量0.01～2％wt％、余量为银，所述的改性添加物为氧化钼、氧化钇、氧化镧的一种或多种组合，其氧化物颗粒尺寸≤1μm，成品丝材或板材整个横、纵截面金相组织中，聚集氧化颗粒最大尺寸≤5μm。
技术总结