微米级Ag-Sn合金粉末氧化机理研究与AgSnO2合金坯体致密化研究

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电触头作为电接触的实现元件,主要承担接通、断开电路及负载电流的作用,是各类开关电器中的关键核心部件。AgCdO作为应用最为广泛的电触头材料,素有万能触头材料之称,但其在制备和使用过程会释放有毒的镉蒸气,对人体和环境有极大的毒害作用。AgSnO2触头材料具有优良的抗电弧侵蚀性和抗熔焊性,是最有希望替代AgCdO的电触头材料之一。  本文研究了微米级AgSn与AgSnCuBi合金粉末的氧化动力学与氧化后组织,掌握了氧化温度,氧化时间对合金粉末氧化行为的影响,阐述了添加剂对AgSn合金氧化过程影响的规律,初步探讨了第二相粒子分布与粒度的规律,得出了控制氧化过程的主要因素。初步探讨了各因素对AgSnO2致密化程度的影响,并提出了压坯-内氧化-烧结的新工艺,得出如下主要结论:  微米级Ag-Sn合金粉末氧化时,氧化过程分为三个阶段:指数型增重阶段,混合增重阶段,抛物线增重阶段,整个过程受氧扩散控制。氧化后,Ag-Sn合金有明显的自膨胀迹象,800℃保温4h,AgSn合金氧化完全。在Ag-Sn合金中添加Cu、Bi,合金粉氧化过程可以分为直线型快速氧化增重,抛物线型缓慢增重两个不同阶段。Cu、Bi的加入降低了AgSn合金的氧化起点,加快了Ag-Sn合金的内氧化速率,合金的氧化过程主要受反应扩散控制;750℃保温40min左右,AgSnCuBi合金粉末氧化完全;两类合金的不同的氧化参数对粉末粒度的影响不大,氧化前后的粒度变化很小。  AgSnO2合金坯体致密化中,胚体质量影响的显著性依次为:烧结温度>保温时间>压坯压力;合金颗粒难以长大形成有效的烧结颈,同时,以颗粒为单位形成表面为SnO2的壳状、芯部为Ag的夹心结构,阻碍了烧结胚体的进一步致密化。  AgSn合金压坯内氧化-烧结研究中,750℃,保温1h,所有胚体的氧化基本完全;但是低温氧化-烧结工艺得到的胚体的质量不高;AgSn合金低温内氧化-高温烧结工艺研究中,最佳的工艺路线为220MPa压制胚体,750℃保温1h,900℃保温2h,并且高温阶段保温时间越短,有助于控制SnO2的粒度,有助于提高AgSnO2之间结合强度。
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