烧结工艺对Ag―CuO材料相组成的影响

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[摘 要]由海绵银和氧化铜制备Ag-CuO材料中，烧结工艺对ag-cuo材料相组成产生明显的影响，避免Cu2O相的出现是制备纯的Ag-CuO材料的关键。粉末法制备的Ag-CuO材料与熔铸法制备Ag-CuO材料有相同的相组成，相似的组织结构.

[关键词]Ag-CuO： 烧结： 相组成

中图分类号：TM921.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）33-0400-01

1 前言

银基材料大量的用在高压和大电流继电器接点，以及重负荷电路中。如一般的空气断路器，电压控制器、电话控制器、接触器、起动器等及其它电器元件接点.对这类材料要求导电性能、导热性能好、耐烧蚀力强.至今应用最广的是本世纪40年展起来的Ag-CdO 材料系列.这类材料的主要缺点是不易焊接，并且由于Cd的存在，在生产和使用中污染环境，危害人们的健康.为部分的取代它发展了一系列代的材料.如Ag-SnO2、Ag-InO2、Ag-CuO、Ag-MgO、Ag-NiO、Ag-ZnO、Ag-PbO等银氧化物材料生产目前大多采用传统的合金内氧化法，此方法加工工艺虽然简单，但采用内氧化工艺周期太长。研究采用粉末直接成型生产的Ag-CuO材料，其目的省去内氧化工序，降低生产的成本，为使用提供方便。本文研究烧结工艺对Ag-CuO材料制备组成的影响。

2 实验方法

使用原料为海绵银粉（-200目）CuO粉（-200目）和Cu粉（-200目）。分别将它们按比例 配制含铜量8.4%的Ag-Cu、Ag-Cu-CuO（Cu-CuO=1 1.25）和Ag-CuO材料，混粉方式是在陶瓷罐中研磨混合2-4小时然后在10MPa压力下压块，经500-850℃/1-2小时大气或真空中烧结，再经轧制，退火反复数次制得样品。试样用PWI700型X光衍射仪测定试样相的组成，并用显微镜观察组织结构形态。

3 结果和讨论

3.1 真空烧结Ag-CuO材料的相组成

Ag-Cu-CuO和Ag-CuO混粉压块在真空中850℃/1-2小时烧结，然后轧制，退火？轧制，如此反复数次取样做金相分析，结果表明，主要除Ag、CuO外还含有少量的CuO2相，（见图1.2）。Cu2O相的存在与有铜和氧化铜有关。CuO是不稳定的化合物，加热时能产生分解：

4CuO=2Cu2O+O2

该化合物的解离压P，互溶的一相和氧化铜和氧化亚铜混合物的解离压P‘与温度的关系，用数字表示为：

将氧化铜粉末真空处理（700-800℃/1h）。发现有少量的Cu2O相（见图3.4），证实了上述CuO分解的观点。

在Ag-Cu-CuO中Cu2O相产生的另一原因可能是Cu粒相对于熔铸的Ag-Cu合金来说比较分散，在微量活性氧的作用下直接产生的。即Ag粉中所含部分Ag2O分解放出的氧和CuO转变成Cu2O放出的氧而者作用的结果。

含Cu2O相的Ag-Cu-CuO和Ag-CuO材料在大气中于500-850℃条件下烧结1-2小时，按上述加工方法取样，相分析结果（见图5），Cu2O相全部消失。在大气气氛中氧含量相对真空来说要多的多，在加热的过程中促使Cu2O相的产生相转变。据文献报道，氧化压铜的熔点在1084-1235℃之间，在空气中加热，仅仅在1025-1070℃之间是稳定的。因此 在烧结温度下不会产生熔化反应。

3.2 Ag-Cu、Ag-Cu-CuO和Ag-CuO压块在大气气氛中烧结

含Cu2O相的Ag-Cu-CuO和Ag-CuO压块直接在大气中于500-850℃条件下烧结2-2小时，按（1）加工程序取样，生成Ag-CuO相材料，无杂相Cu2O存在（见图5）与熔铸法生产的Ag-CuO材料一样（图6）。Ag-Cu和Ag-Cu-CuO粉末压块中的铜与熔铸法生产的Ag-Cu合金中的铜的形态不一样，后者是完全固熔于银中的，前者只是同过烧结扩散少部分固熔的，其铜颗粒小分散度大，加上压块空隙多，氧易于进入铜基体，因此加快并缩短了铜转变成CuO的完全氧化过程。这一工艺省去了Ag-CuO生产的内氧化工序。

3.3 Ag-CuO材料的显微组织

图1是熔铸加工的含Cu8.4%的Ag-Cu合金板材在800℃、300小时内氧化的显微组织结构。图2是海绵银粉与含Cu8.4%的CuO粉的混粉压块在500-850℃烧结1-2小时后，轧制的板材显微组织。两中不同工艺制造的Ag-CuO材料组织相似，差异在于前者晶粒比较粗大，分布不均匀，而后者晶粒细小，分布均匀，另外有少量的孔洞，可预测后者的电接触性能优于前者。

4 结论

用粉末法制备的Ag-Cu-CuO和Ag-CuO压块在真空中烧结，部分的CuO会出现分解（4CuO=2Cu2O+O2），产生Cu2O相。在大气中烧结产生完全的Ag-CuO相。粉末法制备的Ag-CuO材料与熔铸发法制备的Ag-CuO有相同的相组成，相似的相结构。

参考文献

1.黎鼎鑫 《贵金属材料学》 中南工业大学出版社 1991.11

2.黄张添 《（译）元素的物理化学性质》 中国工业出版社