超薄AgSnO2/Ag復合帶材的制備

曾玉葵+李顯春+王乃千

摘 要：針對AgSnO2/Ag復合帶材生產中遇到的結合強度差、斷帶、邊裂等問題。通過化學包覆法改善AgSnO2材料的加工性能，并結合電阻加熱型輥熱軋復合及電輔助加熱型輥軋制工藝，成功的開發了厚度為0.2-0.5mm的超薄AgSnO2/Ag復合帶材。采用該工藝生產的復合帶材復合強度穩定，復合層厚度均勻，可實現連續穩定生產。

關鍵詞：化學包覆法 型輥熱軋復合 超薄復合帶材

1 引言

AgSnO2電接觸材料由于其具有優越的熱穩定性和導電、導熱性能，以及在通斷使用過程中有很高的耐電弧及抗熔焊能力等特點，正逐步取代AgCdO觸點材料[1-3]。在實際使用過程中，通常是將AgSnO2材料通過鉚接以及焊接工藝等連接到電接觸元件的支撐件上，其中支撐件一般采用銅件。AgSnO2材料由于其材料特性，難以與銅材料進行直接焊接，需要復上一層Ag作為過渡層。在AgSnO2/Ag復合帶材生產中，由于AgSnO2 材料塑性、延展性能差，加工硬化嚴重[1-3]，物理性能與純銀相差較大，容易產生結合強度差、斷帶、邊裂等諸多問題，嚴重影響產品質量以及生產效率。

針對以上問題，我司采用成熟的化學包覆工藝制備了AgSnO2材料，提高材料加工性能[4-6]，并結合電輔助加熱型輥熱軋復合以及電輔助型輥軋制工藝，開發了厚度為0.2-0.5mm的超薄AgSnO2/Ag復合帶材，該產品復合強度良好、質量穩定，可以進行穩定大批量生產，已得到客戶認可。

2 復合帶材制備

AgSnO2帶材制備采用我司成熟的化學包覆工藝，基本工藝流程為：化學包覆→粉末處理→等靜壓→燒結→復壓→熱擠壓。

超薄AgSnO2/Ag復合帶材工藝流程

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其中熱軋復合設備為我司自行設計改裝的，原理與可控氣氛保護熱復合設備一致[7]，其結構簡圖如圖1所示：

該設備采用低壓大電流， 以可控氣氛保護室前的觸頭為高電位， 軋輥兩端軸頸處為低電位， 利用帶材本身電阻進行在線加熱，同時，所用的復合軋輥為型輥，可以有效的避免銀氧化錫帶材的在大變形量下開裂、斷帶等問題。

熱軋復合工藝參數為：熱軋溫度600℃-700℃、軋制壓下率70-85%、軋制速度0.5-2.0m/min，通過大壓下率可實現銀氧化錫帶與純銀帶形成良好的壓合，并通過后續退火，進一步提高結合強度。后續退火熱處理工藝為：將帶材放入井式電爐內，在空氣中退火，退火溫度為600-650℃，保溫時間為1-1.5小時，出爐自然冷卻后進行表面拋光處理。后續軋制采用我司自行改裝的四輥熱軋機，設備原理與圖1中的熱軋復合設備類似，軋制中所用的工作輥為型輥，利用帶材本身電阻進行在線加熱進行熱軋，可以減少軋制道次，同時可以有效避免復合帶材在塑性加工中可能出現邊部開裂、斷帶等問題，提高生產效率與成材率。

3 結果討論

AgSnO2工作層是影響AgSnO2/Ag復合觸點使用性能的關鍵因素，其制備工藝，氧化物的分布、尺寸、形貌等均會對性能產生影響，圖2為成品帶材的金相圖，可以看到純銀層厚度均勻，其結果如圖2a所示；從圖2b金相組織可以看出工作層的氧化物顆粒分布均勻，未發現夾雜、氣孔等缺陷。同時銀氧化錫層與純銀層形成了良好的冶金結合，未發現結合不良區域。

實際使用過程中，除了銀氧化錫工作層外，AgSnO2與Ag層的結合強度也對使用性能有重大影響。如果結合不良或者結合強度偏低，可能導致電觸頭材料在服役過程中工作層脫落，或局部溫升過高，進而引起電器失效等嚴重后果。所以結合強度是我們所關注的一個關鍵的性能。在這里我們采用國標GB15159-2008中所提供的方法對復合帶材的結合強度進行了檢測。檢測結果表明：180度折彎后，純銀層與銀氧化錫層未觀察到有分層，如圖3a所示，結合強度良好。對帶材折彎區域的截面進行進一步金相分析，可以發現AgSnO2層與Ag層結合良好，未出現分層現象，如圖3b所示。

4 結論

1 電阻加熱型輥熱軋復合可有效避免AgSnO2大變形量開裂等問題，進而提高AgSnO2/Ag復合帶材的質量穩定性以及生產效率。

2 采用化學包覆法+電阻加熱型輥熱軋復合工藝成果開發了厚度0.2-0.5mm超薄AgSnO2/Ag復合帶材，單卷重量可達10-15Kg，并實現了大批量穩定生產，所生產的產品已得到客戶認可。

參考文獻：

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