CN101034635A - Al2O3/Cu电触头材料制备工艺 - Google Patents

Al2O3/Cu电触头材料制备工艺 Download PDF

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Abstract

一种Al2O3/Cu电触头材料制备工艺，属于制备电触头材料的工艺方法。它包括原材料的制备、内氧化反应、压制成型和烧结。其特征是所用原材料是Cu、Al和Cu2O粉末可以从市场上购得，将购得的Cu和Al粉末放入球磨机内进行球磨达到固溶后，再加入Cu2O粉末继续进行球磨，使Cu2O均匀分布，粒度细化。将球磨后的合金粉末放入真空炉内进行内氧化后，再用模具压制成型，最后用覆盖包埋法在普通电阻炉内进行烧结即可。优点是：(1)原材料可从市场上购得，省去了复杂的雾化工艺。(2)采用球磨机对金属粉末进行球磨，使得金属粉末细化且均匀分布，达到固溶，可缩短内氧化时间，降低生产成本。

Description

Al2O3/Cu电触头材料制备工艺
技术领域
本发明属于制备电触头材料工艺方法技术领域，具体涉及一种Al2O3/Cu电触头材料的制备工艺。
背景技术
目前，制备Al2O3/Cu电触头材料的工艺方法主要是采用内氧化法，即是先采用雾化法制成Cu-Al合金粉末，再加入氧化物粉末一起真空内氧化，然后压制成型，再经真空烧结完成制备工艺。其工艺较为复杂，制备所需时间长，工艺成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用机械合金化制备合金粉末的技术方案，不采用复杂的雾化工艺方法，可节省内氧化时间，简化烧结方法，降低制备成本。
本发明目的是这样实现的：它是通过市场采购得到Cu和Al及Cu2O粉末物，先将Cu和Al的粉末放入球磨机内进行球磨以实现机械合金化，达到固溶后，再加入Cu2O继续进行球磨，使Cu2O均匀分布，粒度细化接近Cu和Al的机械合金化粉末。加入Cu2O的数量应严格按照内氧化完全进行，且不存在Cu2O的富集相来计算。将球磨后的Cu、Al和Cu2O粉末放入真空炉内进行内氧化，然后将内氧化后的合金粉末放入模具内模压成型，然后再将成型的压坯放入烧结容器内用覆盖包埋法在普通电阻炉内进行烧结。
本发明的优点及积极效果有：
1.原材料是采用电解的Cu粉末、电解的Al粉末和Cu2O粉末，只需在市场上购买即可，不需要经过复杂的雾化过程。
2.采用机械合金化制备工艺方法简单可靠，而且可缩短内氧化所需的时间，Al2O3颗粒细小、分布均匀，在普通电阻炉进行烧结成本也会降低。
附图说明
图1为烧结时所用的烧结容器装料简图
图中：1——烧结容器
      2——木炭粉
      3——压坯
      4——耐火土
具体实施方式
1、购买粒度为200目的Cu、Al金属粉末和Cu2O粉末
2、将Cu、Al金属粉末放入球磨机中进行球磨。球磨时需要满足的条件是：
1)球磨机转速n≈0.82n临界
n临界为球磨机临界转速，单位为r/min。
取
Figure A20071006162700051
D为球磨机转筒的内径，单位为m。
2)球磨时球磨机转筒中装球量为
G球＝γπD2L/4，单位为T
式中γ为钢球的密度，单位为T/m3，取γ＝4.7T/m3
为球磨机的充填系数：
对于湿式格子型球磨机＝40％～45％
对于干式格子型球磨机＝25％～35％
对于溢流型球磨机＝35％～40％
D为球磨机转筒的内径，单位为m
L为球磨机转筒的长度，单位为m。
3)在球磨机中加入Cu、Al金属粉末原料的量为装球量的0.14倍
4)球磨时间的选择要根据球磨机的性能来确定。一般是球磨机转速越高，所需球磨时间越短。总的要求是要达到Cu和Al的固溶。如采用XQM-2L变频星式球磨机，球磨机转速为230r/min，则球磨时间为32h。
5)在完成了Cu与Al机械合金化后，加入Cu2O粉继续球磨。目的是Cu2O均匀分布，颗粒细化，以实现反应物之间亚原子接触，增大比表面积，从而加快内氧化反应速度，缩短内氧化时间。如在XQM-2L变频星式球磨机中，需继续球磨16h。加入Cu2O的数量应严格按照内氧化能够完全进行，且不存在Cu2O的富集相来计算，本实验证明按Al∶Cu2O＝1∶7的比例确定Cu2O的加入量为好。
3.经在球磨机中球磨好的合金化粉末放入真空炉内进行内氧化。内氧化温度应控制在内氧化反应下限温度应高于829℃，上限温度应低于1047℃，氧分压则根据选定的内氧化温度控制在10-3-10-1Pa。本试验内氧化工艺采用的内氧化温度为950℃，氧分压为1.2×10-2Pa，内氧化时间为0.5h。
4.压坯在常温下，模压成型。
压制力：P＝ρS
式中ρ为单位压制力，单位为MPa/m3
S为压坯的受压模的截面积，单位为m2
5.烧结。
如图1所示，将木炭粉2平铺在容器1的底部约1.5cm厚，再将压制成型的压坯3平放在木炭粉2的上方，上面再铺覆约4cm厚的木炭粉2，上面再用厚度约2cm的耐火土加水混合的糊状物4加以密封。然后将容器1放进箱式电阻炉内进行烧结。为防止耐火土层4产生裂纹，要求装炉温度不能太高，应控制在不高于600℃为好。烧结温度应控制在900℃左右，烧结4.5h即可。

Claims (4)

1.一种Al2O3/Cu电触头材料制备工艺，它包括原料的制备、内氧化反应、以及成型和烧结，其特征在于原料Cu、Al及Cu2O粉末通过市场可以买来，制备时首先将Cu和Al粉放入球磨机内进行球磨以实现机械合金化，达到固溶后，再加入Cu2O粉继续进行球磨，使Cu2O均匀分布，粒度细化接近Cu和Al的机械合金化粉末，加入Cu2O的数量以内氧化完全进行，且不存在Cu2O的富集相来计算，然后将球磨后的合金粉末放入真空炉内进行内氧化，再将内氧化后的合金粉末放入模具内压制成型，再将成型后的压坯放入容器内用覆盖包埋法在普通电阻炉内进行烧结。
2.根据权利要求1所述的Al2O3/Cu电触头材料制备工艺，其特征在于将Cu和Al金属粉放入球磨机中进行球磨时应满足以下条件：
1)球磨机转速n≈0.82n临界(r/min)
2)球磨时球磨机转筒中装球量为
Figure A2007100616270002C2
3)在球磨机中加入Cu、Al粉末原料的量为0.14G球
4)球磨时间要求达到Cu与Al的固溶，对XQM-2L变频星式球磨机转速为230r/min，球磨时间为32h。
5)在完成了Cu与Al固溶后后，加入Cu2O粉继续球磨以细化Cu2O颗粒实现反应物之间亚原子接触，在XQM-2L变频星式球磨机中，可继续球磨16h，加入Cu2O的数量可按Al∶Cu2O＝1∶7确定。
3.根据权利要求1所述的Al2O3/Cu电触头材料制备工艺，其特征在于所述的内氧化是将球磨后的机械合金化的合金粉末放入真空炉内进行内氧化，内氧化温度要求控制在下限温度应高于829℃，上限温度应低于1047℃，氧分压则根据选定的内氧化温度控制在10-3-10-1Pa。
4.根据权利要求1所述的Al2O3/Cu电触头材料制备工艺，其特征在于所述的用覆盖包埋法在普通电阻炉内进行烧结，具体方法是将木炭粉(2)平铺在容器(1)的底部约1.5cm厚，再将压坯(3)平放在木炭粉(2)的上面，上面再铺覆约4cm厚的木炭粉(2)，上面再用厚度约2cm的耐火土加水混合的糊状物(4)加以密封，然后将容器(1)放进箱式电阻炉内进行烧结，装炉温度应控制在不高于600℃，烧结温度应控制在900℃左右，烧结时间约4.5h。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105118673A (zh) * 2015-09-09 2015-12-02 福建火炬电子科技股份有限公司 片式陶瓷电容器烧结方法
CN109207766A (zh) * 2018-11-15 2019-01-15 中南大学 一种组织可控高铝含量Cu-Al2O3纳米弥散铜合金制备工艺
CN112281011A (zh) * 2020-10-29 2021-01-29 桂林金格电工电子材料科技有限公司 高压直流继电器用CuAl2O3复合材料的制备方法

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