Способ получения легированного оксидом висмута серебряно-оловооксидного материала для электроконтактов
Владельцы патента RU 2579846:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (RU)
Изобретение относится к способу получения легированного оксидом висмута серебряно-оловооксидного материала для электрических контактов и может найти применение в электротехнической промышленности. Способ включает сплавление металлического серебра, олова и висмута в инертной атмосфере при следующем соотношении, ат.%: серебро - 70-80; висмут - 0,8-1,0; олово - остальное, и окисление полученного сплава на воздухе при 1273 K в течение 60 мин. Изобретение направлено на упрощение способа получения легированного оксидом висмута электроконтактного материала SnO2-Ag.
Изобретение относится к способу получения легированного оксидом висмута серебряно-оловооксидного материала для электроконтактов и может найти применение в электротехнической промышленности.
Известен способ приготовления электроконтактного материала SnO2-Ag [US №5798468, B22F 3/16, С22С 1/05, С22С 1/10, С22С 32/00, С22С 5/06, Н01Н 1/023, Н01Н 1/0237, H01H 11/04, опубл. 25.08.1998 г.], который заключается в спекании порошков SnO2 (9,4%), Ag (90%), In2O3 (0,4%), Bi2O3 (0,2%) или SnO2 (11,4%), Ag (88%), In2O3 (0,3%), Bi2O3 (0,3%) при температуре 1023 K в течение 2 ч.
Недостатками данного способа являются длительное время отжига, необходимость иметь исходные порошки с определенным размером частиц и проведение их предварительной термической обработки при 1273 K в течение 15-60 ч.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ получения серебряно-оловооксидного материала для электрических контактов [RU №2346069, С22С 5/06, С22С 1/10, Н01Н 1/02, опубл. 10.02.2009 г.], основанный на сплавлении олова и серебра и окислении сплавов в кислороде. Сплавляют олово и серебро в инертной атмосфере, при содержании серебра от 60 до 80 ат.%, а окисляют при температуре 1273 K в течение 10-30 минут.
Недостатком данного способа являются относительно высокое контактное сопротивление получаемого материала, что приводит к необходимости его дополнительного легирования различными оксидами (индия, висмута и т.д.), что приводит к дополнительным операциям и удорожанию получаемого материала [Денисов В.М. Серебро и его сплавы/В.М. Денисов, С.А. Истомин, Н.В. Белоусова, Л.Т. Денисова, Э.А. Пастухов. - Екатеринбург: УрО РАН, 2011. - 368 с.].
Техническим результатом изобретения является получение легированного оксидом висмута электроконтактного материала в одну стадию при окислении жидких сплавов Ag-Sn-Bi.
Технический результат достигается тем, что в способе получения легированного оксидом висмута серебряно-оловооксидного материала для электроконтактов, включающем сплавление металлического серебра, олова и висмута в инертной атмосфере и окисление полученного сплава на воздухе при 1273 K, новым является то, что компоненты сплавляют при следующем соотношении, ат.%: серебро - 70-80; висмут - 0,8-1,0; олово - остальное, а окисление осуществляют в течение 60 мин.
При большем или меньшем содержании Ag не образуется смесь SnO2-Ag с равномерным распределением компонентов при 1273 K в течение 60 мин при окислении на воздухе. Большее содержание висмута приводит к образованию соединения Bi2Sn2O7 и снижению тем самым легирования [Каргин Ю.Ф., Неляпина Н.И., Скориков В.М. Система Bi2O3-SnO2 // Физико-химические исследования равновесий в растворах. Ярославль: ЯГПИ им. К.Д. Ушинского. 1988. С. 81-83]. Меньшее содержание висмута не дает положительно эффекта (уменьшение контактного сопротивления за счет легирования). Согласно [Лазарев В.Б., Соболев В.В., Шаплыгин М.С. Химические и физические свойства простых оксидов металлов. М.: - Наука, 1983. 239 с.], SnO2 является полупроводником n-типа, свойства которого существенно изменяются в присутствии примесей в формальной степени окисления +3 или +5, т.е. его сопротивление в их присутствии уменьшается.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается количественным составом компонентов, составом образующихся продуктов окисления, окислительной средой и продолжительностью процесса окисления. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию «новизна».
Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежной областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию «изобретательский уровень».
Способ осуществляют следующим образом.
Металлические серебро, олово и висмут, взятые в следующем соотношении, ат.%: серебро - 70-80, висмут - 0,8-1,0, а остальное олово, сплавляют в инертной атмосфере (аргон). Полученный сплав окисляют на воздухе при температуре 1273 K. Реакция полностью заканчивается в течение 60 мин с образованием губчатой окалины. Проведенный микроскопический анализ показал, что в результате окисления таких сплавов получается соответствующая оксидная фаза, покрытая наноразмерными частицами серебра.
Предложенный способ обеспечивает равномерное распределение серебра по всему объему образца. Для реализации способа не нужно иметь специальной подготовки и сложного оборудования. Изобретение направлено на упрощение способа получения легированного оксидом висмута электроконтактного материала SnO2-Ag.
Способ получения легированного оксидом висмута серебряно-оловооксидного материала для электроконтактов, включающий сплавление металлического серебра, олова и висмута в инертной атмосфере и окисление полученного сплава на воздухе, отличающийся тем, что компоненты сплавляют в следующем соотношении, ат.%: серебро - 70-80; висмут - 0,8-1,0; олово - остальное, а окисление осуществляют при 1273 K в течение 60 мин.
