正在加载图片...
D0I:10.13374/1.issnl00103.2007.10.013 第29卷第10期 北京科技大学学报 Vol.29 No.10 2007年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0t.2007 银氧化锡触点材料的水热制备及组织分析 杜作娟杨天足古映莹邱小勇江名喜 中南大学治金科学与工程学院，长沙410083 摘要利用水热法制备AgSnO2粉体，压制烧结后制得AgSn02块体样品·对AgSn02粉体样品进行X射线衍射、扫描电镜 和能谱分析，结果表明：通过在溶液体系中实现银和二氧化锡的共沉积，水热法能制得颗粒细小均匀的球形AgSO2复合粉 体.块体样品X射线衍射谱表明，水热法制备的AgSO2粉体由于改变了Ag和SOz的结合状态，烧结时二氧化锡晶体在 (110)晶面上表现出一定的择优取向.对块体样品的显微组织分析表明，AgSO2块体样品能够克服氧化物的聚集，二氧化锡 颗粒在银基体中均匀弥散分布 关键词复合材料；银氧化锡：水热法：共沉积 分类号TG146.3+2;TM241 在电接触材料中，银金属氧化物(AgMe0)材料 AgSnO2电触点材料的应用，本实验研究一种制备 由于具有良好的耐电磨损、抗熔焊性和导电性，在低 AgSnO2触点材料的新方法，期望在反应体系中实 压电器中得到广泛应用，如曾被称为万能触点] 现银和二氧化锡的共沉积，从而制得二氧化锡颗粒 的银氧化镉(AqCdo)广泛用于几伏到上千伏多种低 细小、分布均匀，银和二氧化锡之间润湿性良好的银 压电器中，但是，AgCd0材料在使用过程中不可避 氧化锡触点材料，以降低银氧化锡触头材料的接触 免的产生“镉毒”，欧盟在《关于在电子电气设备中禁 电阻，提高加工工艺性能 止使用某些有害物质指令》中要求自2006年7月1 日起在欧盟市场禁止销售含有铅、汞、镉、六价铬、聚 1 实验方法 溴二苯醚(PBDE)和聚溴联苯(PBB)等六种有害物 1.1银氧化锡粉体样品的制备 质的电子电气设备：另一方面，AgCd0在抗熔焊、耐 取一定浓度的AgNO3,配成银氨溶液，按二氧 电弧侵蚀等性能方面也暴露出越来越难以满足电器 化锡质量分数10%加入一定量的Na2Sn03溶液配 开关对触点材料的小型化、高可靠性、长寿命等苛刻 成混合溶液，然后加入草酸作为银的还原剂，形成银 的电气性能要求，经过多年努力，人们研制了银氧 化合物与锡化合物的共沉淀，得到前驱体。将所得 化锌(AgZn0)、银氧化锡(AgSnO2)、银氧化镍 的前驱体放进100mL高压反应釜，填充度为80%， (AgNiO)等系列银氧化物触点材料.研究表明，银 在160℃下水热4h,然后冷却至室温取出反应产 氧化锡材料由于表现出更优良的耐磨性、抗熔焊性 物，通过过滤、洗涤，在100℃干燥6h得AgSn0z复 和耐电损失性能，成为最有希望替代银氧化镉的新 合粉体 型无毒材料 1.2银氧化锡块体样品的制备 常见的AgSnO2电触点材料的制备方法各有所 采用粉末治金工艺，将AgSn02粉体样品冷压 长，但都存在明显的缺陷，其制备方法主要分为两大 →烧结→复压→复烧的工艺，得到AgSnO2块体 类：传统的粉末冶金法和内氧化法，传统粉末冶金 样品 制备的银氧化锡电触头材料由于SO2颗粒较大， 1.3分析表征 难于加工；而内氧化法加工工艺复杂，制备的银氧化 粉体粒径及形貌用日本产的JSM5600LV型 锡电触头材料电阻率高、适用范围窄，以上方法都 扫描电镜仪分析，同时用能谱分析样品中银和二氧 不能很好地解决二氧化锡在银基体上分布不均、颗 化锡的含量；物相分析用日本理学株式会社生产的 粒较大、与银润湿性较差等问题，大大限制了 D/Max2500全自动X衍射仪上进行，Cu靶(40kV, 250mA),CuKa=0.15418,CuKa1=0.154056,扫 收稿日期：2006-05-07修回日期：2006-12-22 作者简介：杜作娟(1974一)，女，博士研究生：杨天足(1958一)男， 描范围为20~90°，扫描速度为0.02°/s;块体样品用 教授，博士生导师 光学金相显微镜分析，银氧化锡触点材料的水热制备及组织分析 杜作娟 杨天足 古映莹 邱小勇 江名喜 中南大学冶金科学与工程学院长沙410083 摘 要 利用水热法制备 AgSnO2 粉体压制烧结后制得 AgSnO2 块体样品．对 AgSnO2 粉体样品进行 X 射线衍射、扫描电镜 和能谱分析结果表明：通过在溶液体系中实现银和二氧化锡的共沉积水热法能制得颗粒细小均匀的球形 AgSnO2 复合粉 体．块体样品 X 射线衍射谱表明水热法制备的 AgSnO2 粉体由于改变了 Ag 和 SnO2 的结合状态烧结时二氧化锡晶体在 （110）晶面上表现出一定的择优取向．对块体样品的显微组织分析表明AgSnO2 块体样品能够克服氧化物的聚集二氧化锡 颗粒在银基体中均匀弥散分布． 关键词 复合材料；银氧化锡；水热法；共沉积 分类号 TG146．3＋2；T M241 收稿日期：2006-05-07 修回日期：2006-12-22 作者简介：杜作娟（1974—）女博士研究生；杨天足（1958—）男 教授博士生导师 在电接触材料中银金属氧化物（AgMeO）材料 由于具有良好的耐电磨损、抗熔焊性和导电性在低 压电器中得到广泛应用如曾被称为万能触点［1—3］ 的银氧化镉（AgCdO）广泛用于几伏到上千伏多种低 压电器中．但是AgCdO 材料在使用过程中不可避 免的产生“镉毒”欧盟在《关于在电子电气设备中禁 止使用某些有害物质指令》中要求自2006年7月1 日起在欧盟市场禁止销售含有铅、汞、镉、六价铬、聚 溴二苯醚（PBDE）和聚溴联苯（PBB）等六种有害物 质的电子电气设备；另一方面AgCdO 在抗熔焊、耐 电弧侵蚀等性能方面也暴露出越来越难以满足电器 开关对触点材料的小型化、高可靠性、长寿命等苛刻 的电气性能要求．经过多年努力人们研制了银氧 化锌 （AgZnO）、银 氧 化 锡 （AgSnO2）、银 氧 化 镍 （AgNiO）等系列银氧化物触点材料．研究表明银 氧化锡材料由于表现出更优良的耐磨性、抗熔焊性 和耐电损失性能成为最有希望替代银氧化镉的新 型无毒材料［4—5］． 常见的 AgSnO2 电触点材料的制备方法各有所 长但都存在明显的缺陷其制备方法主要分为两大 类：传统的粉末冶金法和内氧化法．传统粉末冶金 制备的银氧化锡电触头材料由于 SnO2 颗粒较大 难于加工；而内氧化法加工工艺复杂制备的银氧化 锡电触头材料电阻率高、适用范围窄．以上方法都 不能很好地解决二氧化锡在银基体上分布不均、颗 粒较 大、与 银 润 湿 性 较 差 等 问 题大 大 限 制 了 AgSnO2 电触点材料的应用．本实验研究一种制备 AgSnO2触点材料的新方法期望在反应体系中实 现银和二氧化锡的共沉积从而制得二氧化锡颗粒 细小、分布均匀银和二氧化锡之间润湿性良好的银 氧化锡触点材料以降低银氧化锡触头材料的接触 电阻提高加工工艺性能． 1 实验方法 1∙1 银氧化锡粉体样品的制备 取一定浓度的 AgNO3配成银氨溶液按二氧 化锡质量分数10％加入一定量的 Na2SnO3 溶液配 成混合溶液然后加入草酸作为银的还原剂形成银 化合物与锡化合物的共沉淀得到前驱体．将所得 的前驱体放进100mL 高压反应釜填充度为80％ 在160℃下水热4h然后冷却至室温取出反应产 物通过过滤、洗涤在100℃干燥6h 得 AgSnO2 复 合粉体． 1∙2 银氧化锡块体样品的制备 采用粉末冶金工艺将 AgSnO2 粉体样品冷压 →烧结→复压→复烧的工艺得到 AgSnO2 块体 样品． 1∙3 分析表征 粉体粒径及形貌用日本产的 JSM—5600LV 型 扫描电镜仪分析同时用能谱分析样品中银和二氧 化锡的含量；物相分析用日本理学株式会社生产的 D／Max2500全自动 X 衍射仪上进行Cu 靶（40kV 250mA）Cu Kα＝0∙15418Cu Kα1＝0∙154056扫 描范围为20～90°扫描速度为0∙02°／s；块体样品用 光学金相显微镜分析． 第29卷 第10期 2007年 10月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．29No．10 Oct．2007 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2007．10．013