1.本发明涉及新材料制备技术领域，具体为一种含有特定添加物的银碳化钨石墨触头材料。


背景技术：

2.银碳化钨石墨电触头材料优异的抗熔焊性，广泛地用于自动开关，大容量断路器、塑壳断路器以及其他一些开关器上，主要利用了ag的良好导电、导热性，wc的高熔点、高硬度和耐磨性好的特点，可经受强烈的电弧腐蚀，具有良好的抗熔焊性及耐磨蚀，同时达到了节银的效果。
3.银碳化钨石墨电触头材料作为触头产品在使用过程中，触头分断，动静触点间就会产生电弧，电弧作用触头表面时若电弧熄灭不及时，会对开关电器造成严重的损坏。因此现有技术常见采用加入特定金属材料的方式对银碳化钨石墨电触头材料进行改性。现有技术常见的改性方式包括：1. 液相法，液相法可以使得金相混合均匀，但是现有液相法会造成添加物的较大损失，提高了制备成本。2.固相混合法，固相混合法基本不会造成添加物的损失，但是金相中添加物的团聚现象很难克服，金相很难做到均匀混合。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术存在的问题，提供一种含有特定添加物的银碳化钨石墨触头材料，该材料通过下述方法制备得到：s1. 将添加物钝化后浸泡在碱性溶液中，作为组分a。
5.s2. 将碳化钨粉体、石墨粉体、组分a、水、还原剂混合后充分搅拌，得到组分b。
6.s3. 将银氨溶液加入组分b中，继续搅拌至得到产物a。
7.s4. 将产物a清洗并烘干得到产物b。
8.s5. 用氢气处理产物b后，得到所述含有特定添加物的银碳化钨石墨触头材料。
9.进一步，步骤s1所述添加物为钴、铁中的至少一种。
10.进一步，步骤s1所述添加物为钴、铁的粉体混合物，以添加时的质量比计，钴：铁=1：0.8-1.2。
11.进一步，步骤s1所述组分a的制备方法为：首先将配方量的钴和铁粉体混合物加入强氧化剂中搅拌浸泡10-60min。然后将钴和铁粉体混合物与强氧化剂固液分离，取固相组分浸入碱性溶剂中，得到所述组分a。
12.进一步，步骤s2所述碳化钨粉体的添加质量为钴粉添加质量的22-26倍、所述石墨粉体的添加质量为钴粉添加质量的4-8倍。
13.进一步，步骤s2所述充分搅拌的方法为：将配方量的碳化钨粉体、石墨粉体、组分a、水、还原剂加入超声容器内，在超声分散的状态下持续搅拌，超声和搅拌的时间为20-60min。
14.进一步，步骤s3所述银氨的制备方法为：将纯银经过硝酸溶解、氨水氨化后加纯水
稀释。所述纯银的添加质量为钴粉添加质量的166-170倍，制备得到的银氨溶液量为：每10g钴粉对应制备4-8l银氨溶液，并控制银氨溶液的ph为8-9。
15.进一步，步骤s3所述将银氨溶液加入组分b中的方法为：将银氨溶液按流速2.4-2.6l/min的速度全部加入组分b中，添加过程中保持超声分散和持续搅拌。
16.进一步，步骤s5所述用氢气处理产物b的方法为：将产物b放入600-700℃的氢气炉中进行还原处理。
17.进一步的，步骤s5所述含有特定添加物的银碳化钨石墨触头材料中钴元素的质量含量为0.5%-3%，铁元素的质量含量为0.1%-3%。
18.可选的，强氧化剂选自浓硫酸、发烟硝酸中的一种。
19.可选的，碱性溶液选自氨水、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠的一种或多种复配。
20.可选的，还原剂选自水合肼、硼氢化钠、葡萄糖、柠檬酸的一种或多种。
21.本发明的有益效果在于：本发明有效解决了现有液相法添加物损失严重的问题，尤其是在碱性环境下以钴、铁作为添加物时，可显著降低添加物的损失，且所得产品金相混合均匀。因此本发明保留了液相法主要优点的同时克服了现有液相法的主要缺陷。
具体实施方式
22.下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
23.实施例1一种含有特定添加物的银碳化钨石墨触头材料，该材料通过下述方法制备得到：s1. 将添加物钝化后浸泡在碱性溶液中，作为组分a。
24.s2. 将碳化钨粉体、石墨粉体、组分a、水、还原剂混合后充分搅拌，得到组分b。
25.s3. 将银氨溶液加入组分b中，继续搅拌至得到产物a。
26.s4. 将产物a清洗并烘干得到产物b。
27.s5. 用氢气处理产物b后，得到所述含有特定添加物的银碳化钨石墨触头材料。
28.步骤s1所述添加物为钴、铁的粉体混合物，以添加时的质量比计，钴：铁=1：1。
29.步骤s1所述组分a的制备方法为：首先将配方量的钴和铁粉体混合物加入强氧化剂中搅拌浸泡30min，所述强氧化剂选用发烟硝酸，所述发烟硝酸的添加量为：每10g钴粉添加40ml发烟硝酸。然后将钴和铁粉体混合物与发烟硝酸固液分离，取固相组分浸入碱性溶剂中，所述碱性溶剂选用质量浓度为27%的氨水，得到所述组分a。所述氨水的添加量为：每10g钴粉添加100ml氨水。
30.步骤s2所述碳化钨粉体的添加质量为钴粉添加质量的24倍、所述石墨粉体的添加质量为钴粉添加质量的6倍、所述水的添加量为：每10g钴粉添加20l水、所述还原剂选用质量浓度47%的水合肼，水合肼的添加量为：每10g钴粉添加1.9l水合肼。
31.步骤s3所述银氨的制备方法为：将纯银经过硝酸溶解、氨水氨化后加纯水稀释。所述纯银的添加质量为钴粉添加质量的168倍，制备得到的银氨溶液量为：每10g钴粉对应制备6l银氨溶液，并控制银氨溶液的ph为8-9。
32.步骤s3所述将银氨溶液加入组分b中的方法为：将银氨溶液按流速2.5l/min的速度全部加入组分b中，添加过程中保持超声分散和持续搅拌。
33.步骤s5所述用氢气处理产物b的方法为：将产物b放入650℃的氢气炉中进行还原
处理。步骤s5所述含有特定添加物的银碳化钨石墨触头材料中钴元素的质量含量为2%，铁元素的质量含量为2%。
34.实施例2一种含有特定添加物的银碳化钨石墨触头材料，该材料通过下述方法制备得到：s1. 将添加物钝化后浸泡在碱性溶液中，作为组分a。
35.s2. 将碳化钨粉体、石墨粉体、组分a、水、还原剂混合后充分搅拌，得到组分b。
36.s3. 将银氨溶液加入组分b中，继续搅拌至得到产物a。
37.s4. 将产物a清洗并烘干得到产物b。
38.s5. 用氢气处理产物b后，得到所述含有特定添加物的银碳化钨石墨触头材料。
39.步骤s1所述添加物为钴、铁的粉体混合物，以添加时的质量比计，钴：铁=1：1.2。
40.步骤s1所述组分a的制备方法为：首先将配方量的钴和铁粉体混合物加入强氧化剂中搅拌浸泡60min，所述强氧化剂选用浓硫酸，所述浓硫酸的添加量为：每10g钴粉添加50ml浓硫酸。然后将钴和铁粉体混合物与浓硫酸固液分离，取固相组分浸入碱性溶剂中，所述碱性溶剂选用质量浓度为28%的氢氧化钠水溶液中，得到所述组分a。所述氢氧化钠水溶液的添加量为：每10g钴粉添加120ml氢氧化钠水溶液。
41.步骤s2所述碳化钨粉体的添加质量为钴粉添加质量的26倍、所述石墨粉体的添加质量为钴粉添加质量的8倍、所述水的添加量为：每10g钴粉添加22l水、所述还原剂选用ph14、质量浓度50%的硼氢化钠碱性水溶液，所述硼氢化钠碱性水溶液的添加量为：每10g钴粉添加2.1l硼氢化钠碱性水溶液。
42.步骤s3所述银氨的制备方法为：将纯银经过硝酸溶解、氨水氨化后加纯水稀释。所述纯银的添加质量为钴粉添加质量的170倍，制备得到的银氨溶液量为：每10g钴粉对应制备8l银氨溶液，并控制银氨溶液的ph为8-9。
43.步骤s3所述将银氨溶液加入组分b中的方法为：将银氨溶液按流速2.6l/min的速度全部加入组分b中，添加过程中保持超声分散和持续搅拌。
44.步骤s5所述用氢气处理产物b的方法为：将产物b放入700℃的氢气炉中进行还原处理。步骤s5所述含有特定添加物的银碳化钨石墨触头材料中钴元素的质量含量为3%，铁元素的质量含量为3%。
45.实施例3一种含有特定添加物的银碳化钨石墨触头材料，该材料通过下述方法制备得到：s1. 将添加物钝化后浸泡在碱性溶液中，作为组分a。
46.s2. 将碳化钨粉体、石墨粉体、组分a、水、还原剂混合后充分搅拌，得到组分b。
47.s3. 将银氨溶液加入组分b中，继续搅拌至得到产物a。
48.s4. 将产物a清洗并烘干得到产物b。
49.s5. 用氢气处理产物b后，得到所述含有特定添加物的银碳化钨石墨触头材料。
50.步骤s1所述添加物为钴、铁的粉体混合物，以添加时的质量比计，钴：铁=1：0.8。
51.步骤s1所述组分a的制备方法为：首先将配方量的钴和铁粉体混合物加入强氧化剂中搅拌浸泡10min，所述强氧化剂选用发烟硝酸，所述发烟硝酸的添加量为：每10g钴粉添加35ml发烟硝酸。然后将钴和铁粉体混合物与发烟硝酸固液分离，取固相组分浸入碱性溶剂中，所述碱性溶剂选用质量浓度为15%的碳酸钠水溶液，得到所述组分a。所述碳酸钠水溶
液的的添加量为：每10g钴粉添加80ml碳酸钠水溶液。
52.步骤s2所述碳化钨粉体的添加质量为钴粉添加质量的22倍、所述石墨粉体的添加质量为钴粉添加质量的4倍、所述水的添加量为：每10g钴粉添加18l水、所述还原剂选用质量浓度45%的葡萄糖水溶液，葡萄糖水溶液的添加量为：每10g钴粉添加1.8l葡萄糖水溶液。
53.步骤s3所述银氨的制备方法为：将纯银经过硝酸溶解、氨水氨化后加纯水稀释。所述纯银的添加质量为钴粉添加质量的166倍，制备得到的银氨溶液量为：每10g钴粉对应制备4l银氨溶液，并控制银氨溶液的ph为8-9。
54.步骤s3所述将银氨溶液加入组分b中的方法为：将银氨溶液按流速2.4l/min的速度全部加入组分b中，添加过程中保持超声分散和持续搅拌。
55.步骤s5所述用氢气处理产物b的方法为：将产物b放入600℃的氢气炉中进行还原处理。步骤s5所述含有特定添加物的银碳化钨石墨触头材料中钴元素的质量含量为0.5%，铁元素的质量含量为0.1%。
56.以碱性溶液，如氨溶液为溶剂对银碳化钨石墨电触头材料进行添加物改性，可以显著改善银碳化钨石墨电触头材料的耐蚀性。但是钴是两性金属，缓慢溶于氨水，若直接将钴粉投入碱性环境进行化学反应，将会使制备的电触头材料中钴的成分含量降低，而铁粉会在银氨溶液中发生铁置换银的反应而造成电触头材料中铁的成分含量降低。因此若采用现有技术的直接添加钴粉和铁粉改性银碳化钨石墨电触头材料，最终所得产品中添加物的含量会有明显的下降，极大的提高了改性银碳化钨石墨电触头材料的制备成本。
57.申请人经过研究得到本发明含有特定添加物的银碳化钨石墨触头材料的制备方法，采用本发明制备方法，经步骤1的钝化处理，可以在钴、铁表面形成了致密氧化物薄膜层，从而使得：1.钴粉表层包裹有致密氧化物薄膜，由于氧化钴不溶于氨水，从而保证了内层钴粉不会溶于氨水，避免了钴的成分含量降低。2. 铁粉表层包裹有致密氧化物薄膜，避免了铁粉在银氨溶液中发生铁置换银的反应而造成电触头材料中铁的成分含量降低。之后通过在后续制备步骤中以氢气还原钴、铁的致密氧化物，获得具有足够钴、铁含量的银碳化钨石墨电触头材料。
58.根据本发明的一个实施例，步骤s2所述充分搅拌的方法为：将配方量的碳化钨粉体、石墨粉体、组分a、水、还原剂加入超声容器内，在超声分散的状态下持续搅拌，超声和搅拌的时间为20-60min，优选为30min。在超声分散的状态下持续搅拌可以有效保障物料在溶剂中的分散状态，提高反应效率和产品的最终质量。
59.根据本发明的一个实施例，步骤s1所述添加物为钴。
60.根据本发明的一个实施例，步骤s1所述添加物为铁。
61.申请人经过研究，以钴、铁或其混合物作为添加物在本发明制备条件下均可得到含有特定添加物的银碳化钨石墨触头材料，但是其中以钴、铁在本发明特定比例下复配，所得产品的效果最好。
62.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。