一種強電氣性能的復合電器觸頭材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種強電氣性能的復合電器觸頭材料及其制備方法，屬于觸頭材料制備技術領域。本發(fā)明首先將硝酸鋅與硬脂酸鈉、氨水等物質進行攪拌反應，靜置陳化，得到氫氧化鋅凝膠，再對其進行煅燒，得到納米氧化鋅粉末，接著將氯化銅、六水氯化鎳等物質進行超聲振蕩后，添加納米氧化鋅、檸檬酸等物質混合反應，過濾，得到濾渣，將其洗凈和干燥后，得到包覆有氧化鋅的納米CuNi合金，再將硝酸銀、聚乙烯醇等物質進行反應，過濾，將得到的濾渣與包覆有氧化鋅的納米CuNi合金，石墨粉等物質進行混合球磨，壓制和燒結即可。本發(fā)明制備的強電氣性能的復合電器觸頭材料在使用過程中不易團聚，降低接觸電阻率，電阻率低于2.25μΩ·cm，且抗拉強度高于350MPa以上。
【專利說明】
一種強電氣性能的復合電器觸頭材料及其制備方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種強電氣性能的復合電器觸頭材料及其制備方法，屬于觸頭材料制備技術領域。
【背景技術】
[0002]電觸頭簡稱觸頭或觸點，是電器開關、儀器儀表等的接觸元件，承擔著接通、承載和分斷電路及負載電流的作用，是所有電力電子線路中必不可少的一個環(huán)節(jié)，其性能直接影響著開關電器的安全可靠運行，對電器的使用壽命和可靠性起著決定性的作用。一般分強電用觸頭材料和弱電用觸頭材料兩種。根據使用對象的不同，對觸頭材料提出不同的要求。這些要求與觸頭的工作條件和在操作過程中產生的各種物理現象有關。電觸頭作為中高壓開關設備中的核心部件，起著開斷、導通的作用，廣泛應用于各種高壓負荷開關、SF6斷路器、有載分接開關以及大開斷容量隔尚開關和接地開關中。
[0003]目前常用的電觸頭材料主要是Ag/Sn02，其具備優(yōu)越的抗熔焊、耐電弧侵蝕性能及耐磨性能，但是Ag/Sn02電觸頭材料也有不足之處，其中安裝在交流接觸器上的Ag/Sn02在燒蝕表面容易聚集，導致觸頭表面接觸電阻大，溫度升高，降低了觸頭的電接觸性能，且Ag和SnO2之間的濕潤性差，在制備過程中容易出現團聚現象，導致觸頭材料的綜合性能降低。
【發(fā)明內容】
[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題:針對安裝在交流接觸器上的Ag/Sn02電觸頭材料，在燒蝕表面容易聚集，導致觸頭表面接觸電阻大，溫度升高，降低了觸頭的電接觸性能，本發(fā)明首先將硝酸鋅與硬脂酸鈉、氨水等物質進行攪拌反應，冷卻并靜置陳化，得到氫氧化鋅凝膠，再對其進行煅燒，得到納米氧化鋅粉末，接著將氯化銅、六水氯化鎳等物質進行超聲振蕩后，添加納米氧化鋅、檸檬酸等物質混合反應，過濾，得到濾渣，將其洗凈和干燥后，得到包覆有氧化鋅的納米CuNi合金，接著將硝酸銀、聚乙烯醇等物質進行反應，過濾，將得到的濾渣與包覆有氧化鋅的納米CuNi合金，石墨粉等物質進行混合球磨，壓制和燒結，S卩可得到強電氣性能的復合電器觸頭材料。本發(fā)明制備的強電氣性能的復合電器觸頭材料在使用過程中不易團聚，降低了其接觸電阻率，從而提高了觸頭的電氣性能，適合工業(yè)大規(guī)模生產使用。
[0005]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是:
(1)稱取10?20g硝酸鋅加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，將三口燒瓶置于水浴鍋中，控制溫度在60?70°C，再依次加入100?200mL無水乙醇、3?5g硬脂酸鈉，攪拌反應2?3h后，加入50?60mL質量濃度為25?28%氨水，攪拌反應2?3h，停止攪拌，使其自然冷卻至室溫，并靜置陳化6?8h，得到氫氧化鋅凝膠，將氫氧化鋅凝膠置于95?105°C烘箱內干燥3?4h，然后再置于馬弗爐中煅燒，在500?600 °C煅燒5?6h，然后自然冷卻至室溫，得到納米氧化鋅粉末；
(2)依次稱取3?5g氯化銅、8?1g六水氯化鎳加入到燒杯中，再加入100?200mL去離子水，將燒杯置于超聲振蕩儀中，超聲振蕩10?20min，再依次加入2?4g朽1檬酸、6?8g硼氫化鈉、上述制備的納米氧化鋅粉末，振蕩反應40?50min后，將反應物過濾，得到濾渣，并用去離子水洗滌濾渣3?5次，將洗凈的濾渣置于95?105°C烘箱內干燥3?4h，得到包覆有氧化鋅的納米CuNi合金，備用；
(3)稱取30?40g硝酸銀加入到燒杯中，向燒杯中依次加入100?200mL去離子水、3?5g聚乙稀醇，攪拌10?20min，再依次加入3?5g碳化媽，10?20g鋅粉，攪拌反應I?2h，過濾，得到濾渣；
(4)將上述濾渣加入到混料器中，并依次加入步驟(2)制備的包覆有氧化鋅的納米CuNi合金、2?4g石墨粉，混合2?3h，將混合物加入到球磨機中球磨處理3?4h，將球磨后的粉末在20?30MPa下壓制成型，然后在真空下于800?900 °C燒結4?5h，再自然冷卻至室溫，得到一種強電氣性能的復合電器觸頭材料。
[0006]本發(fā)明制備的強電氣性能的復合電器觸頭材料電阻率低于2.25μΩ.cm，硬度達至lj927MPa以上，抗拉強度高于350MPa以上。
[0007]本發(fā)明與其他方法相比，有益技術效果是:
(I)本發(fā)明制備的強電氣性能的復合電器觸頭材料其在制備過程中不易團聚，降低了其接觸電阻率，電阻率低于2.25μΩ.cm，提高了其電氣性能；
(2 )本發(fā)明制備的強電氣性能的復合電器觸頭材料強度高，抗拉強度高于350MPa以上；
(3)本發(fā)明制備工藝路線簡單，材料利用率高，適合大批量生產。
【具體實施方式】
[0008]首先稱取10?20g硝酸鋅加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，將三口燒瓶置于水浴鍋中，控制溫度在60?70°C，再依次加入100?200mL無水乙醇、3?5g硬脂酸鈉，攪拌反應2?3h后，加入50?60mL質量濃度為25?28%氨水，攪拌反應2?3h，停止攪拌，使其自然冷卻至室溫，并靜置陳化6?Sh，得到氫氧化鋅凝膠，將氫氧化鋅凝膠置于95?105 °C烘箱內干燥3?4h，然后再置于馬弗爐中煅燒，在500?600 °C煅燒5?6h，然后自然冷卻至室溫，得到納米氧化鋅粉末;再依次稱取3?5g氯化銅、8?1g六水氯化鎳加入到燒杯中，再加入100?200mL去離子水，將燒杯置于超聲振蕩儀中，超聲振蕩10?20min，再依次加入2?4g檸檬酸、6?Sg硼氫化鈉、上述制備的納米氧化鋅粉末，振蕩反應40?50min后，將反應物過濾，得到濾渣，并用去離子水洗滌濾渣3?5次，將洗凈的濾渣置于95?105°C烘箱內干燥3?4h，得到包覆有氧化鋅的納米CuNi合金，備用；
接著稱取30?40g硝酸銀加入到燒杯中，向燒杯中依次加入100?200mL去離子水、3?5g聚乙稀醇，攪拌10?20min，再依次加入3?5g碳化媽，10?20g鋅粉，攪拌反應I?2h，過濾，得到濾渣；最后將上述濾渣加入到混料器中，并依次加入制備的包覆有氧化鋅的納米CuNi合金、2?4g石墨粉，混合2?3h，將混合物加入到球磨機中球磨處理3?4h，將球磨后的粉末在20?30MPa下壓制成型，然后在真空下于800?900°C燒結4?5h，再自然冷卻至室溫，得到一種強電氣性能的復合電器觸頭材料。
[0009]實例I
首先稱取20g硝酸鋅加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，將三口燒瓶置于水浴鍋中，控制溫度在70°C，再依次加入200mL無水乙醇、5g硬脂酸鈉，攪拌反應3h后，加入60mL質量濃度為28%氨水，攪拌反應3h，停止攪拌，使其自然冷卻至室溫，并靜置陳化8h，得到氫氧化鋅凝膠，將氫氧化鋅凝膠置于105°C烘箱內干燥4h，然后再置于馬弗爐中煅燒，在600°C煅燒6h，然后自然冷卻至室溫，得到納米氧化鋅粉末;再依次稱取5g氯化銅、1g六水氯化鎳加入到燒杯中，再加入200mL去離子水，將燒杯置于超聲振蕩儀中，超聲振蕩20min，再依次加入4g檸檬酸、Sg硼氫化鈉、上述制備的納米氧化鋅粉末，振蕩反應50min后，將反應物過濾，得到濾渣，并用去離子水洗滌濾渣3次，將洗凈的濾渣置于105°C烘箱內干燥4h，得到包覆有氧化鋅的納米CuNi合金，備用;接著稱取40g硝酸銀加入到燒杯中，向燒杯中依次加入200mL去離子水、5g聚乙稀醇，攪拌20min，再依次加入5g碳化媽，20g鋅粉，攪拌反應2h，過濾，得到濾渣;最后將上述濾渣加入到混料器中，并依次加入制備的包覆有氧化鋅的納米CuNi合金、4g石墨粉，混合3h，將混合物加入到球磨機中球磨處理4h，將球磨后的粉末在30MPa下壓制成型，然后在真空下于900°C燒結5h，再自然冷卻至室溫，得到一種強電氣性能的復合電器觸頭材料。經檢測，本發(fā)明制備的強電氣性能的復合電器觸頭材料電阻率為2.15μΩ.cm，硬度達到931MPa，抗拉強度為355MPa。
[0010]實例2
首先稱取1g硝酸鋅加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，將三口燒瓶置于水浴鍋中，控制溫度在60°c，再依次加入10mL無水乙醇、3g硬脂酸鈉，攪拌反應2h后，加入50mL質量濃度為25%氨水，攪拌反應2h，停止攪拌，使其自然冷卻至室溫，并靜置陳化6h，得到氫氧化鋅凝膠，將氫氧化鋅凝膠置于95°C烘箱內干燥3h，然后再置于馬弗爐中煅燒，在500°C煅燒5h，然后自然冷卻至室溫，得到納米氧化鋅粉末;再依次稱取3g氯化銅、Sg六水氯化鎳加入到燒杯中，再加入10mL去離子水，將燒杯置于超聲振蕩儀中，超聲振蕩lOmin，再依次加入2g檸檬酸、6g硼氫化鈉、上述制備的納米氧化鋅粉末，振蕩反應40min后，將反應物過濾，得到濾渣，并用去離子水洗滌濾渣4次，將洗凈的濾渣置于95°C烘箱內干燥3h，得到包覆有氧化鋅的納米CuNi合金，備用;接著稱取30g硝酸銀加入到燒杯中，向燒杯中依次加入10mL去離子水、3g聚乙稀醇，攪拌1min，再依次加入3g碳化媽，1g鋅粉，攪拌反應Ih，過濾，得到濾渣；最后將上述濾渣加入到混料器中，并依次加入制備的包覆有氧化鋅的納米CuNi合金、2g石墨粉，混合2h，將混合物加入到球磨機中球磨處理3h，將球磨后的粉末在20MPa下壓制成型，然后在真空下于800°C燒結4h，再自然冷卻至室溫，得到一種強電氣性能的復合電器觸頭材料。經檢測，本發(fā)明制備的強電氣性能的復合電器觸頭材料電阻率為2.05μΩ.cm，硬度達到935MPa，抗拉強度為365MPa。
[0011]實例3
首先稱取15g硝酸鋅加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，將三口燒瓶置于水浴鍋中，控制溫度在65°C，再依次加入150mL無水乙醇、4g硬脂酸鈉，攪拌反應2h后，加入55mL質量濃度為27%氨水，攪拌反應2h，停止攪拌，使其自然冷卻至室溫，并靜置陳化7h，得到氫氧化鋅凝膠，將氫氧化鋅凝膠置于100°C烘箱內干燥3h，然后再置于馬弗爐中煅燒，在550°C煅燒6h，然后自然冷卻至室溫，得到納米氧化鋅粉末;再依次稱取4g氯化銅、9g六水氯化鎳加入到燒杯中，再加入150mL去離子水，將燒杯置于超聲振蕩儀中，超聲振蕩15min，再依次加入3g檸檬酸、7g硼氫化鈉、上述制備的納米氧化鋅粉末，振蕩反應45min后，將反應物過濾，得到濾渣，并用去離子水洗滌濾渣5次，將洗凈的濾渣置于100°C烘箱內干燥3h，得到包覆有氧化鋅的納米CuNi合金，備用;接著稱取35g硝酸銀加入到燒杯中，向燒杯中依次加入150mL去離子水、4g聚乙稀醇，攪拌15min，再依次加入4g碳化媽，15g鋅粉，攪拌反應lh，過濾，得到濾渣；最后將上述濾渣加入到混料器中，并依次加入制備的包覆有氧化鋅的納米CuNi合金、3g石墨粉，混合3h，將混合物加入到球磨機中球磨處理4h，將球磨后的粉末在25MPa下壓制成型，然后在真空下于850°C燒結4h，再自然冷卻至室溫，得到一種強電氣性能的復合電器觸頭材料。本發(fā)明制備的強電氣性能的復合電器觸頭材料電阻率為2.12μΩ.cm，硬度達到940MPa，抗拉強度為362MPa。
【主權項】
1.一種強電氣性能的復合電器觸頭材料及其制備方法，其特征在于具體制備步驟為: (1)稱取10?20g硝酸鋅加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，將三口燒瓶置于水浴鍋中，控制溫度在60?70°C，再依次加入100?200mL無水乙醇、3?5g硬脂酸鈉，攪拌反應2?3h后，加入50?60mL質量濃度為25?28%氨水，攪拌反應2?3h，停止攪拌，使其自然冷卻至室溫，并靜置陳化6?8h，得到氫氧化鋅凝膠，將氫氧化鋅凝膠置于95?105°C烘箱內干燥3?4h，然后再置于馬弗爐中煅燒，在500?600 °C煅燒5?6h，然后自然冷卻至室溫，得到納米氧化鋅粉末； (2)依次稱取3?5g氯化銅、8?1g六水氯化鎳加入到燒杯中，再加入100?200mL去離子水，將燒杯置于超聲振蕩儀中，超聲振蕩10?20min，再依次加入2?4g朽1檬酸、6?8g硼氫化鈉、上述制備的納米氧化鋅粉末，振蕩反應40?50min后，將反應物過濾，得到濾渣，并用去離子水洗滌濾渣3?5次，將洗凈的濾渣置于95?105°C烘箱內干燥3?4h，得到包覆有氧化鋅的納米CuNi合金，備用； (3)稱取30?40g硝酸銀加入到燒杯中，向燒杯中依次加入100?200mL去離子水、3?5g聚乙稀醇，攪拌10?20min，再依次加入3?5g碳化媽，10?20g鋅粉，攪拌反應I?2h，過濾，得到濾渣； (4)將上述濾渣加入到混料器中，并依次加入步驟(2)制備的包覆有氧化鋅的納米CuNi合金、2?4g石墨粉，混合2?3h，將混合物加入到球磨機中球磨處理3?4h，將球磨后的粉末在20?30MPa下壓制成型，然后在真空下于800?900 °C燒結4?5h，再自然冷卻至室溫，得到一種強電氣性能的復合電器觸頭材料。
【文檔編號】H01H11/04GK106098421SQ201610636165
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月5日 公開號201610636165.7, CN 106098421 A, CN 106098421A, CN 201610636165, CN-A-106098421, CN106098421 A, CN106098421A, CN201610636165, CN201610636165.7
【發(fā)明人】雷春生, 薛培龍, 孟浩影
【申請人】雷春生