高導(dǎo)電銀基復(fù)合材料的原料配方及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及金屬基復(fù)合材料技術(shù)，旨在提供一種高導(dǎo)電銀基復(fù)合材料的原料配方及制備方法。該原料配方是由重量百分含量計(jì)算的下述組分組成：銀粉80～88％、炭黑粉體1～18％、納米氧化銅粉體1～10％、納米碳化鈦0.5～10％、分散劑0.1～2％。采用本發(fā)明方法制備獲得的高導(dǎo)電銀基復(fù)合材料，由于含有導(dǎo)電性能優(yōu)異的增強(qiáng)相材料和微觀導(dǎo)電通道，其電阻率最低可達(dá)1.9μΩ·cm，延伸率達(dá)22％以上。本發(fā)明不會對環(huán)境造成污染，工藝簡單、成本較低。與現(xiàn)有技術(shù)中研究和使用最多的環(huán)保型銀金屬氧化物相比，在達(dá)到同等性能的條件下，可顯著降低銀的使用量，以節(jié)約貴金屬資源。
【專利說明】
高導(dǎo)電銀基復(fù)合材料的原料配方及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于金屬基復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種高導(dǎo)電銀基復(fù)合材料的原料 配方及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 銀基復(fù)合材料具有優(yōu)異的導(dǎo)電、導(dǎo)熱及延展性能，廣泛應(yīng)用于電子元器件和裝備 設(shè)備，是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)材料。在電接觸和低壓電器領(lǐng)域，銀基復(fù)合材料是最主要 的原材料，其性能直接決定的電接觸元器件和低壓電器的使用性能和壽命。
[0003] 目前，銀基復(fù)合材料主要有銀合金、銀金屬氧化物、銀碳化物、銀石墨等。其中銀氧 化儒復(fù)合材料具有接觸電阻低、穩(wěn)定、抗烙焊等特性，可應(yīng)用于從幾十安到上千安電流、從 幾伏到上千伏電壓的廣泛領(lǐng)域，被譽(yù)為電器領(lǐng)域的萬能觸點(diǎn)。然而，銀氧化儒的生產(chǎn)和使用 過程中會造成環(huán)境污染，而且對生產(chǎn)者和使用者的健康構(gòu)成極大危害。然而隨著全球環(huán)境 和經(jīng)濟(jì)格局的轉(zhuǎn)變，電接觸材料朝著綠色環(huán)保、長壽命、高可靠性和低成本的方向發(fā)展。而 目前新開發(fā)的銀氧化錫等環(huán)保型復(fù)合材料在用作電接觸材料時(shí)，仍存在電阻率高、可加工 性能差W及成本高等問題。因此，開發(fā)高導(dǎo)電、易加工且成本低的銀基復(fù)合材料十分迫切。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種高導(dǎo)電銀基復(fù) 合材料的原料配方及制備方法。該銀基導(dǎo)電復(fù)合材料具有高電導(dǎo)率、高延展性和長電壽命。
[0005] 為解決技術(shù)問題，本發(fā)明的解決方案是：
[0006] 提供一種用于制備高導(dǎo)電銀基復(fù)合材料的原料配方，是由重量百分含量計(jì)算的下 述組分組成:銀粉80~88%、炭黑粉體1~18%、納米氧化銅粉體1~10%、納米碳化鐵0.5~ 10%、分散劑0.1~2%。
[0007] 本發(fā)明中，分散劑為聚乙二醇6000(PEG6000)。
[000引本發(fā)明進(jìn)一步提供了利用前述原料配方制備高導(dǎo)電銀基復(fù)合材料的方法，包括下 述步驟：
[0009] (1)按所述原料配方的比例關(guān)系稱量各組分；
[0010] (2)在1000~ISOOr/min的攬拌速率下，向去離子水中加入分散劑攬拌5分鐘;然后 在攬拌條件下依次加入納米氧化銅粉體和納米碳化鐵粉體，繼續(xù)攬拌40分鐘后獲得復(fù)合料 漿;再采用噴霧干燥方式，將復(fù)合料漿制備成納米氧化銅/納米碳化鐵復(fù)合粉體，備用；
[0011] (3)將銀粉、炭黑粉體和步驟(2)中的納米氧化銅/納米碳化鐵復(fù)合粉體置于球磨 機(jī)中，在500r/min的速度下球磨2~4小時(shí)，獲得銀基復(fù)合粉體；
[0012] (4)將銀基復(fù)合粉體置于成型器中，W冷等靜壓法成型，獲得銀基復(fù)合材料素巧； 然后將銀基復(fù)合材料素巧置于真空燒結(jié)爐中，在氣氣氣氛、800~93(TC條件下燒結(jié)4~8小 時(shí)，獲得高導(dǎo)電銀基復(fù)合材料。
[0013] 本發(fā)明中，所述納米氧化銅粉體的粒徑為30~50nm，純度為99.99%。
[0014] 本發(fā)明中，所述納米碳化鐵粉體的粒徑為20~40nm，純度為99.99%。
[001引本發(fā)明中，所述銀粉的粒徑為0.5~lOum，純度為99.99%。
[0016] 本發(fā)明中，所述炭黑粉體的粒徑為50~200nm，純度為99.99%。
[0017] 本發(fā)明中，所述步驟(2)中，控制去離子水的加入量，使其與分散劑的重量比例為 100:0.05~100:1。
[0018] 本發(fā)明中，所述步驟(4)中，冷等靜壓壓力為200MPa，溫度為25°C。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
[0020] 1、采用本發(fā)明方法制備獲得的高導(dǎo)電銀基復(fù)合材料，由于含有導(dǎo)電性能優(yōu)異的增 強(qiáng)相材料和微觀導(dǎo)電通道，其電阻率最低可達(dá)1.化Q ? cm,延伸率達(dá)上。
[0021] 2、此外，本發(fā)明的制備技術(shù)不會對環(huán)境造成污染，工藝簡單、成本較低。與現(xiàn)有技 術(shù)中研究和使用最多的環(huán)保型銀金屬氧化物相比(氧化儒屬于非環(huán)保型產(chǎn)品），在達(dá)到同等 性能的條件下，可顯著降低銀的使用量，W節(jié)約貴金屬資源。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面通過實(shí)例進(jìn)一步對本發(fā)明進(jìn)行描述。
[0023] 本發(fā)明中，用于制備高導(dǎo)電銀基復(fù)合材料的原料配方是由重量百分含量計(jì)算的下 述組分組成:銀粉80~88%、炭黑粉體1~18%、納米氧化銅粉體1~10%、納米碳化鐵0.5~ 10%、分散劑0.1~2%。
[0024] 利用該原料配方制備高導(dǎo)電銀基復(fù)合材料的方法，包括下述步驟：
[0025] (1)按所述原料配方的比例關(guān)系稱量各組分；
[0026] (2)在1000~1500r/min的攬拌速率下，向去離子水中加入分散劑陽G6000攬拌5分 鐘;然后在攬拌條件下依次加入納米氧化銅粉體和納米碳化鐵粉體，繼續(xù)攬拌40分鐘后獲 得復(fù)合料漿;再采用噴霧干燥方式，將復(fù)合料漿制備成納米氧化銅/納米碳化鐵復(fù)合粉體， 備用；
[0027] (3)將銀粉、炭黑粉體和步驟(2)中的納米氧化銅/納米碳化鐵復(fù)合粉體置于球磨 機(jī)中，在500r/min的速度下球磨2~4小時(shí)，獲得銀基復(fù)合粉體；
[0028] (4)將銀基復(fù)合粉體置于成型器中，W冷等靜壓法成型，獲得銀基復(fù)合材料素巧； 然后將銀基復(fù)合材料素巧置于真空燒結(jié)爐中，在氣氣氣氛、800~93(TC條件下燒結(jié)4~8小 時(shí)，獲得高導(dǎo)電銀基復(fù)合材料。
[0029] 各實(shí)施例中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表(各組分的份數(shù)均為重量百分比含量）：
[0030]
[0031] 采用本發(fā)明方法制備獲得的高導(dǎo)電銀基復(fù)合材料，其電阻率最低可達(dá)1.9yQ . cm，延伸率達(dá)25 % W上。與現(xiàn)有技術(shù)中銀含量相同的電接觸材料相比，其電阻率明顯降低， 延伸率明顯提高。例如作為研究和使用最多的環(huán)保型銀金屬氧化物的一種實(shí)例，銀質(zhì)量分 數(shù)為88%的AgSn化，其電阻率一般為2.2~2.扣Q ? cm、延伸率為13~17%(國家標(biāo)準(zhǔn)）。
[0032] 最后，還需要注意的是，W上列舉的僅是本發(fā)明的具體實(shí)施例子。顯然，本發(fā)明不 限于W上實(shí)施例子，還可W有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直 接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于制備高導(dǎo)電銀基復(fù)合材料的原料配方，其特征在于，是由重量百分含量計(jì) 算的下述組分組成:銀粉80~88%、炭黑粉體1~18%、納米氧化銅粉體1~10%、納米碳化 鈦0.5~10%、分散劑0.1~2%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述原料配方，其特征在于，分散劑為聚乙二醇6000。3. 利用權(quán)利要求1所述原料配方制備高導(dǎo)電銀基復(fù)合材料的方法，其特征在于，包括下 述步驟： (1) 按所述原料配方的比例關(guān)系稱量各組分； (2) 在1000~1500r/min的攪拌速率下，向去離子水中加入分散劑攪拌5分鐘;然后在攪 拌條件下依次加入納米氧化銅粉體和納米碳化鈦粉體，繼續(xù)攪拌40分鐘后獲得復(fù)合料漿； 再采用噴霧干燥方式，將復(fù)合料漿制備成納米氧化銅/納米碳化鈦復(fù)合粉體，備用； (3) 將銀粉、炭黑粉體和步驟(2)中的納米氧化銅/納米碳化鈦復(fù)合粉體置于球磨機(jī)中， 在500r/min的速度下球磨2~4小時(shí)，獲得銀基復(fù)合粉體； (4) 將銀基復(fù)合粉體置于成型器中，以冷等靜壓法成型，獲得銀基復(fù)合材料素坯;然后 將銀基復(fù)合材料素坯置于真空燒結(jié)爐中，在氬氣氣氛、800~930 °C條件下燒結(jié)4~8小時(shí)，獲 得高導(dǎo)電銀基復(fù)合材料。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述納米氧化銅粉體的粒徑為30~50nm， 純度為99.99 %。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述納米碳化鈦粉體的粒徑為20~40nm， 純度為99.99 %。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述銀粉的粒徑為0.5~10um，純度為 99.99%〇7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述炭黑粉體的粒徑為50~200nm，純度為 99.99%〇8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中，控制去離子水的加入量， 使其與分散劑的重量比例為100:0.05~100:1。9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中，冷等靜壓壓力為200MPa， 溫度為25°C。
【文檔編號】C22C5/06GK106048288SQ201610373692
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】張玲潔, 沈濤, 楊輝, 樊先平, 張繼, 管秉鈺
【申請人】浙江大學(xué)