Herstellung hochdisperser AgZnO-Kontaktmaterialien

Ein Relais ist ein elektrisches Steuergerät, das einen kleinen Strom verwendet, um einen großen Strom in einem Stromkreis zu steuern. Es handelt sich um einen „automatischen Schalter“, der den Stromkreis automatisch anpasst, Sicherheitsschutz bietet und den Stromkreis schaltet. Zu den gängigen Relaiskontaktmaterialien gehören AgSnO2, AgNi, AgCdO, AgZnO und AgCuO. Unter anderem neigen AgCdO-Kupfer-Silber-Kontaktnietmaterialien dazu, während des Herstellungsprozesses eine giftige Cadmiumverschmutzung zu verursachen. Die EU hat am 1. Juni 2006 damit begonnen, die Verwendung cadmiumhaltiger Produkte einzuschränken. AgZnO-Materialien zeichnen sich durch kurze Lichtbogenzeit, hohe Ausschaltleistung, hohe Stromstoßfestigkeit und Unbedenklichkeit für die Umwelt unter Niederspannungsbedingungen aus. AgZnO-Materialien entwickeln sich nach und nach als Ersatz für nicht umweltfreundliche Materialien wie AgCdO. AgZnO-Materialien werden hauptsächlich in Motorstartern, LED-Relais, Leistungsrelais, Universal-Leistungsschaltern usw. verwendet. Zu den gängigen Vorbereitungsmethoden für elektrische AgZnO-Kontaktmaterialien gehören die mechanische Pulvermischmethode und die Legierungsoxidationsverfahren. Unter diesen wird bei der Herstellung von AgZnO-Materialien häufig das mechanische Pulvermischverfahren verwendet, da es die Vorteile eines kurzen Produktionszyklus und eines einfachen Prozessablaufs bietet. Aufgrund der geringen Größe von ZnO-Pulver ist es jedoch schwierig zu dispergieren und leicht zu agglomerieren, was zu instabilen elektrischen Eigenschaften von AgZnO-Materialien führt, die durch das mechanische Pulvermischverfahren hergestellt werden. Diese Studie verwendet die Ultraschalldispersionsmethode zur Herstellung von AgZnO-Materialien und vergleicht sie mit dem mechanischen Pulvermischverfahren AgZnO. Um dies zu erreichen, werden die Unterschiede in der Organisation und Leistung unter verschiedenen Bedingungen des Vorbereitungsprozesses analysiertSilberner PunktkontaktMaterialien mit hervorragender Leistung, die den Grundstein für die Entwicklung neuer elektrischer Kontaktmaterialien für den Hausgebrauch legen.

1.1 Mechanische Pulvermischmethode
Die experimentellen Rohstoffe sind 200 Mesh Silberpulver (Reinheit größer oder gleich 99,9 %) und ZnO-Pulver (Reinheit größer oder gleich 99,9 %). Nachdem das gemischte Pulver isostatisch gepresst wurde, wird es 3 Stunden lang bei 840 °C ~ 860 °C in einer Luftatmosphäre gesintert und dann erneut gepresst und zu Drähten extrudiert. Schließlich wird das fertige Produkt durch Zeichnung und Prüfung erhalten.

1.2 Ultraschalldispersionsmethode
Das Ultraschalldispersionsverfahren nutzt das Prinzip des Kavitationseffekts. Wenn Ultraschallschwingungen auf die Flüssigkeit übertragen werden, wird aufgrund der hohen Schallintensität ein starker Kavitationseffekt in der Flüssigkeit angeregt, was zu einer großen Anzahl von Kavitationsblasen in der Flüssigkeit führt. Wenn diese Kavitationsblasen erzeugt und explodiert werden, wird eine große Anzahl von Mikrostrahlen in der Flüssigkeit erzeugt, die die größeren aggregierten Pulverpartikel in der Flüssigkeit aufbrechen. Gleichzeitig werden Feststoff und Flüssigkeit durch die Vibration der Ultraschallwelle gründlicher vermischt, wodurch die gleichmäßige Vermischung von Ag-Pulver und ZnO-Pulver gefördert wird.

Die Testmaterialien sind Alkohollösung, Ag-Pulver und ZnO-Pulver. Das Verhältnis von Ag-Pulver zu ZnO-Pulver beträgt 7,5:1, der Alkohol beträgt 5 l, die Ultraschallvibrationszeit beträgt 20 Minuten, das Rühren spielt eine zusätzliche Mischfunktion und die Geschwindigkeit beträgt 120 U/min. Unter der Kavitationswirkung der Ultraschallwelle wird das Pulver in feine Partikel zerkleinert und gleichmäßig vermischt. Dann wird die gemischte Flüssigkeit in ein Tablett gegossen und zum Trocknen in einen Ofen gestellt. Nach dem Trocknen wird das gemischte Pulver isostatisch gepresst, 3 Stunden lang bei 840 Grad -860 Grad in Luftatmosphäre gesintert und dann gepresst und zu Drähten extrudiert. Abschließend werden die fertigen Produkte gezogen und geprüft. Unsere SchützelektrikSilberkontaktewerden mehreren Inspektionsebenen unterzogen, um sicherzustellen, dass jedes Produkt ein einwandfreies Produkt ist.

1.3 Prüfung und Charakterisierung
Zur Messung der Probendichte wird die Archimedische Methode verwendet; Zur Messung der Probenhärte wird der Brinell-Härteprüfer verwendet; Die Brückenmethode wird verwendet, um den Probenwiderstand zu ermitteln. Das metallografische Mikroskop dient zur Beobachtung der Probenmikrostruktur. Mit dem Rasterelektronenmikroskop (REM) wird die Bruchmorphologie der Probe beobachtet.

2.1 Metallografische Strukturanalyse
Abbildung 1(a) und Abbildung 1(b) sind metallografische Strukturfotos von AgZnO-Produkten, die durch ein mechanisches Pulvermischverfahren bzw. ein Ultraschalldispersionsverfahren hergestellt wurden. Aus der metallografischen Struktur ist ersichtlich, dass AgZnO-Materialien mit beiden Methoden erfolgreich hergestellt werden können, die ZnO-Partikel in der Silbermatrix des durch mechanische Pulvermischmethode hergestellten AgZnO-Materials jedoch agglomeriert und ungleichmäßig verteilt sind. Diese ungleichmäßige Verteilung der Verstärkungsphase wirkt sich direkt auf die Leistung des Materials aus und führt zu Schwankungen der mechanischen und elektrischen Eigenschaften des Materials. In dem durch Ultraschalldispersionsverfahren hergestellten AgZnO-Material sind die ZnO-Partikel gleichmäßig auf der Ag-Matrix verteilt. Dies liegt daran, dass das Ultraschalldispersionssystem zu einem Fest-Flüssigkeits-Dispersionssystem gehört. Im Vergleich zum Fest-Fest-Dispersionssystem des Pulvermischverfahrens können die ZnO-Pulverpartikel vollständig in Ag dispergiert werden. Nach dem Pressen, Sintern und Legieren können sie als kleine Partikel in der Ag-Matrix dispergiert werden. Nach der Dispersionssystemtheorie ist die Gleichmäßigkeit des Fest-Flüssig-Dispersionssystems viel größer als die des Fest-Fest-Dispersionssystems. Daher weist das durch Ultraschalldispersion hergestellte AgZnO-Material im Vergleich zum Pulvermischverfahren die Eigenschaften einer feineren Verstärkungsphase, einer gleichmäßigeren Dispersion und einer verringerten Agglomeration auf. Die in unserem Kontaktniet aus massivem Silber verwendete Silbermatrix ist von guter Qualität und kann eine relativ stabile Leistung bieten.

2.2 Bruch-REM-Analyse
Abbildung 2(a) und Abbildung 2(b) sind 500-fache Bruch-REM-Morphologiefotos von AgZnO-Produkten, die durch ein mechanisches Pulvermischverfahren bzw. ein Ultraschalldispersionsverfahren hergestellt wurden. Im Vergleich ist ersichtlich, dass das durch mechanische Pulvermischverfahren hergestellte AgZnO-Material eine schlechte innere Bindung aufweist und die agglomerierten ZnO-Partikel eine große Anzahl von Poren aufweisen. Wenn man einer äußeren Kraft standhält, kommt es leicht zu Sprödbrüchen, und der Bruch ist uneben; während das durch Ultraschalldispersionsverfahren hergestellte AgZnO-Material eine enge innere Bindung und einen relativ glatten Bruch aufweist.
Abbildung 2(c) und Abbildung 2(d) sind 5000-fache Bruch-REM-Morphologiefotos von AgZnO-Produkten, die durch das Pulvermischverfahren bzw. das Ultraschalldispersionsverfahren hergestellt wurden. Im Vergleich ist ersichtlich, dass die ZnO-Partikel im AgZnO-Material, das durch das mechanische Pulvermischverfahren hergestellt wurde, ungleichmäßig dispergiert und agglomeriert sind. Die Sekundärpartikelgrößen nach der Agglomeration variieren stark und die Grübchen am Drahtbruch sind unterschiedlich tief. Allerdings sind die ZnO-Partikel der zweiten Phase mit einer Größe von etwa 1 μm gleichmäßig auf der Silbermatrix innerhalb des durch das Ultraschalldispersionsverfahren hergestellten AgZnO-Materials verteilt, und die Grübchenmorphologie und -größe sind sehr konsistent. Nachdem die ZnO-Partikel im mechanischen Pulvermischprozess agglomeriert haben, variieren die Sekundärpartikelgrößen stark, was zu regionalen Unterschieden in der Plastizität des Materials führt. Unter Einwirkung äußerer Kräfte erhöht sich die Sprödbruchneigung zusätzlich [5]. Die Partikel der zweiten Phase im durch den Ultraschalldispersionsprozess hergestellten Material sind offensichtlich fein und gleichmäßig, der Bruch ist relativ flach, die Tiefe der Grübchen ist grundsätzlich gleich, die innere Kraft ist während des Bruchs relativ gleichmäßig und das Material ist isotrop . Das in unserem verwendeten MaterialMassive SilberkontakteDenn Elektro weist eine hohe Festigkeit und Härte auf, wodurch die Herstellung präziser Abmessungen gewährleistet werden kann.

2.3 Analyse der mechanischen und physikalischen Eigenschaften
Abbildung 3(a) und Abbildung 3(c) sind Dichte- und Widerstandsvergleichsdiagramme von AgZnO-Produkten, die durch mechanisches Pulvermischen bzw. Ultraschalldispersion hergestellt wurden. Der Vergleich zeigt, dass die Dichte von durch Ultraschalldispersion hergestellten AgZnO-Produkten höher ist als die von durch Pulvermischen hergestellten AgZnO-Produkten. Dies liegt daran, dass das AgZnO-Pulver beim mechanischen Pulvermischverfahren während des Mischens agglomeriert und die Poren in den Agglomeraten während des Sinterprozesses nicht verdichtet werden können. Nach der Sintertheorie [6] ist der Verdichtungsprozess beim Festphasensintern der viskose Fluss und die Volumendiffusion von Atomen. Während des Sinterprozesses weist das agglomerierte ZnO eine schlechte Fließfähigkeit auf und die Ag-Ag-Selbstdiffusionsrate ist viel größer als die gegenseitige Diffusionsrate zwischen Ag-ZnO-Komponenten, was zu einem geringen Verdichtungsgrad nach der Verdichtung der festen Phase führt was wiederum zu einer geringen Dichte führt. Die Ultraschalldispersionsmethode kann ZnO in gleichmäßige kleine Partikel aufbrechen und diese in der Ag-Matrix dispergieren, wodurch die Ag-ZnO-Kontaktfläche erheblich vergrößert und die Fläche des leitfähigen Ag-Ag-Netzwerks erweitert wird. Die Dichte ist nach der Sinterverdichtung relativ hoch. Der spezifische Widerstand hängt mit der Fläche des leitfähigen Ag-Ag-Netzwerks im Material zusammen. Da die Fläche des durch das Ultraschalldispersionsverfahren gebildeten leitfähigen Ag-Ag-Netzwerks vergrößert wird, weist das durch das Verfahren hergestellte AgZnO-Material einen geringeren spezifischen Widerstand auf. Unser SolidSilberkontaktehaben eine höhere Dichte und stärkere Leitfähigkeit.

Die Abbildungen 3(b) und 3(d) sind die Härte- und Dehnungsvergleichsdiagramme von AgZnO-Produkten, die durch mechanische Pulvermischung bzw. Ultraschalldispersionsverfahren hergestellt wurden. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass die Härte von AgZnO, das mit dem Ultraschalldispersionsverfahren hergestellt wurde, deutlich höher ist. Dies liegt daran, dass die Härteeigenschaften des Metallmatrix-Verbundmaterials, das aus der Verstärkungsphase und dem Matrixmaterial besteht, hauptsächlich durch die Komponenteneigenschaften des Verbundmaterials und die Verbindungsleistung zwischen den Komponenten und der Verstärkungsphase bestimmt werden. Wenn die zweite Phase in Form feiner dispergierter Partikel gleichmäßig in der Matrixphase verteilt ist, wird je kleiner die Partikelgröße der zweiten Phase ist, desto größer ist der Verstärkungseffekt, der die Härte des Materials erhöht. Diese Stärkung wird als Stärkung der zweiten Phase bezeichnet. Die Dehnung des Materials korreliert positiv mit der Plastizität des Materials. Die fein dispergierten Partikel der zweiten Phase können die Plastizität des Materials erheblich verbessern und zeigen eine bessere Plastizität.

Das elektrische Kontaktmaterial AgZnO wurde durch mechanisches Pulvermischen und Ultraschalldispersion hergestellt und die Auswirkungen verschiedener Prozesse auf die Materialeigenschaften verglichen. Die Schlussfolgerungen lauten wie folgt:

(1) Im Vergleich zum mechanischen Pulvermischverfahren ist die Gesamtleistung des durch Ultraschalldispersion hergestellten AgZnOSilver Electrical For Contactor-Materials besser. Die feinen ZnO-Partikel der zweiten Phase werden gleichmäßig in der Silbermatrix verteilt und es werden bessere mechanische Eigenschaften erzielt;

(2) Der Ultraschalldispersionsprozess verbessert effektiv das ZnO-Agglomerationsphänomen innerhalb der Organisation. Aus der mikroskopischen Bruchstruktur ist ersichtlich, dass die innere Bindung gut ist, ein relativ dichtes System entsteht und die Stabilität verschiedener Materialeigenschaften verbessert wird.

 

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