[发明专利]一种Ag/C@Ti3

说明书

本发明涉及一种Ag/C@Ti₃AlC₂触头材料的制备方法，其步骤为：通过溶液中反应在Ti₃AlC₂粉末表面原位合成一层酚醛树脂有机物，再通过高温煅烧使有机物分解为碳层，包覆在Ti₃AlC₂颗粒表面。再将碳包覆Ti₃AlC₂(C@Ti₃AlC₂)粉体作为Ag基增强相，经过混粉、压片和无压烧结，制成Ag/C@Ti₃AlC₂触头复合材料。本发明通过在Ti₃AlC₂表面形成碳层，作为Ag与Ti₃AlC₂界面阻隔层，限制Al与Ag原子相互扩散形成新相层，有效抑制了Ag与Ti₃AlC₂在高温烧结过程中界面结构失稳、Ti₃AlC₂中Al原子脱嵌、以及界面反应层的形成，保证了触头材料导电导热性能，以及提高了耐电弧侵蚀性能。本发明所制备的触头材料，Ti₃AlC₂在Ag基体中分布均匀，导电性能良好，使用性能有大幅度提升。本发明工艺简单，成本低廉，有实际的工业生产价值。

技术领域

本发明涉及一种新型Ag基触头复合材料的制备与改性，其中涉及到碳包覆工艺与复合材料的制备过程。属于触头复合材料领域。

背景技术

在电路中，低压开关在电源和负载之间起到分配、保护与控制的作用，是整个电路系统的“心脏”。而触头是低压开关的核心部件，负责接通、承载和分断电流，其性能直接关系到电器设备的可靠性。触头材料要求具备较高的导电导热性、可加工、抗熔焊性能好、耐电弧侵蚀能力强、材料转移少、耐腐蚀、环保等特点。在低压Ag基触头材料中,Ag/CdO触头具有非常优异的综合性能，一度被称为“万能触头”。然而Cd元素具有毒性，在服役条件下，Ag/CdO材料中的CdO分解成Cd蒸汽，对人体健康以及环境产生危害。随着人们环保意识不断增强，Cd元素的使用受到一系列限制。

Ti₃AlC₂是一种最常见的MAX相，具有高导电性(38.7×10^-3mΩ·cm)、高热导率(40W·m^-1K^-1)、低密度(4.2g/cm^-3)、较高强度硬度、高热稳定性和耐高温氧化性，是一种非常具有潜力的金属增强相材料。目前已有研究报道，将Ti₃AlC₂作为复合材料增强相添加至复合体系以提升金属基体的性能。有研究者通过无压烧结方式，成功制备出Ag/Ti₃AlC₂触头复合材料。通过测试触头材料性能，发现Ag/Ti₃AlC₂复合材料硬度适中，易加工，材料组织均匀，且在电弧侵蚀下表现出非常优异的性能。然而，也发现其导电导热性能在一定程度上恶化，这归因于Ag/Ti₃AlC₂存在强烈的界面反应。

发明内容

技术问题：本发明针对Ag/Ti₃AlC₂触头材料在制备过程中界面反应问题，提出了一种新型 Ag/C@Ti₃AlC₂触头材料的制备方法。通过在Ti₃AlC₂表面包覆一层稳定存在的碳层，阻隔Ag与Ti₃AlC₂直接接触而限制了界面反应，提升触头性能。

技术方案：本发明是一种Ag/C@Ti₃AlC₂触头材料的制备方法，该材料制备方法，具体操作步骤如下：