CN101552147B - 一种制备CuW/CrCu整体高压电触头的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种制备CuW/CrCu整体高压电触头的方法，首先按质量百分比为1～1.5∶0.001～0.01取CuW粉末和CrCu粉末混粉，然后采用一种冷模，包括相分离的内部为空腔的上模和内部为空腔的下模，上模和下模之间设置有可拆卸的垫片，下模内部空腔内设置有可拆卸的型芯b，在冷模中压制钨骨架，后在圆柱坩埚内熔渗烧结，再采用一种热模，包括内部为空腔的外模，外模内部空腔内设置有可拆卸的型芯a，在热模中熔渗烧结，再放入冷模中压制法兰，机加工后得到CuW/CrCu整体高压电触头。本发明制备CuW/CrCu整体高压电触头的方法在烧结时使用具有型芯结构的冷模和热模，从而无需加工成实体后再进行机加工，达到节省材料的目的。
Description
技术领域
本发明属于金属材料制备技术领域，涉及一种制备高压电触头的方法，具体涉及一种制备CuW/CrCu整体高压电触头的方法。
背景技术
CuW复合材料是由W和Cu所组成的两相均匀分布的既不固溶又不形成化合物的一类复合材料，兼有W的高熔点、高比重、抗电实性、高的高温强度和Cu的高导电性、高导热率、高塑性及易加工性，因此在触头方面有着极为广泛的应用。目前，制造CuW/CrCu整体高压电触头的传统方法是使用内部为空心的外模将整块的铜钨和铬铜材料烧结在一起，然后经过大量的切削加工后才生成最终的产品，这种方法浪费了大量的材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备CuW/CrCu整体高压电触头的方法，解决了现有方法先进行烧结再进行切削加工，从而浪费了大量材料的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种制备CuW/CrCu整体高压电触头的方法，按照以下步骤进行：
步骤1：按质量百分比为1～1.5∶0.001～0.01取CuW粉末和CrCu粉末放在混料机内，在120转/分的转速下混粉3～8小时，得到混合均匀的粉末；
步骤2：采用一种冷模，其结构包括相分离的内部为空腔的上模和内部为空腔的下模，上模和下模之间设置有可拆卸的垫片，下模内部空腔内设置有可拆卸的型芯b，将上步得到的混合均匀的粉末倒进下模和型芯b之间的空腔内，然后将装有粉末的下模放在液压机上压制得到空心柱状钨骨架，压强为5～10MPa，保压30～45s；
步骤3：将上步得到的钨骨架放在圆柱坩埚中，并在钨骨架上放置纯铜块，进行熔渗烧结，得到烧结好的钨头；
步骤4：将上步得到的烧结好的钨头在车床上加工成所需的尺寸；
步骤5：采用一种热模，其结构包括内部为空腔的外模，外模内部空腔内设置有可拆卸的型芯a，将上步得到的加工后的钨头放在外模和型芯a之间的空腔底部，将柱状铬铜放在型芯a的顶部，将热模在高温氢气保护下进行熔渗烧结，烧结温度1300℃～1400℃，保温时间3～5h，随炉冷却，得到烧结好的产品；
步骤6：将上步得到的烧结好的产品在车床上加工成产品毛坯；
步骤7：将上步得到的产品毛坯放入冷模中压制法兰，得到具有法兰结构的半成品；
步骤8：将上步得到的具有法兰结构的半成品进行机加工，得到CuW/CrCu整体高压电触头。
本发明制备CuW/CrCu整体高压电触头的方法，其特征还在于，
步骤3中，熔渗烧结的温度控制为，在第一个50min内温度由室温升至900℃～970℃，再在第二个50min内温度由900℃～970℃升至1300℃～1380℃，保温1～3小时；
步骤7中压制法兰的具体方法为，先在冷模的各个内壁上涂一层脱模剂，然后将型芯b放进产品毛坯的内部空腔内，再将产品毛坯和型芯b一起放进冷模的下模内，然后在下模的上方依次放上垫片、上模，将整个冷模放在液压机上在200～500MPa的压强下压制。
本发明制备CuW/CrCu整体高压电触头的方法在烧结时使用具有型芯结构的冷模和热模，从而无需加工成实体后再进行机加工，达到节省材料的目的。
附图说明
图1是本发明制备方法中采用的热模的结构示意图；
图2是本发明制备方法中采用的冷模的结构示意图。
图中，1.外模，2.铬铜，3.型芯a，4.钨头，5.上模，6.产品毛坯，7.垫片，8.型芯b，9.下模。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明制备CuW/CrCu整体高压电触头材料的方法，按照以下步骤进行：
步骤1：按质量百分比为1～1.5∶0.001～0.01取CuW粉末和CrCu粉末放在混料机内，在120转/分的转速下混粉3～8小时，得到混合均匀的粉末；
步骤2：采用一种冷模，其结构如图2所示，包括相分离的内部为空腔的上模5和内部为空腔的下模9，上模5和下模9之间设置有可拆卸的垫片7，下模9内部空腔内设置有可拆卸的圆柱形型芯b8，型芯b8和要制备的电触头的尺寸相配合，将上步得到的混合均匀的粉末倒进冷模中下模9和型芯b8之间的空腔内，然后将装有粉末的下模9放在液压机上压制成空心柱状钨骨架，压强为5～10MPa，保压30～45s；
步骤3：将上步得到的钨骨架放在圆柱坩埚中，并在钨骨架上放置纯铜块，在氢气保护下进行熔渗烧结，在第一个50min内温度由室温升至900℃～970℃，再在第二个50min内温度由900℃～970℃升至1300℃～1380℃，保温1～3小时，随炉冷却，得到烧结好的钨头；
步骤4：将上步得到的烧结好的钨头在车床上加工成所需的尺寸；
步骤5：采用一种热模，其结构如图1所示，包括内部为空腔的外模1，外模1内部空腔内设置有可拆卸的型芯a3，型芯a3和要制备的电触头的尺寸相配合，将上步得到的加工后的钨头4放在热模中外模1和型芯a3之间的空腔底部，将柱状铬铜2放在型芯a3的顶部，将热模在高温氢气保护下进行熔渗烧结，烧结温度1300℃～1400℃，保温时间3～5h，随炉冷却，得到烧结好的产品；
步骤6：将上步得到的烧结好的产品在车床上加工成内部为空腔的产品毛坯6；
步骤7：将上步得到的产品毛坯6放入冷模中压制法兰，具体方法为：先在冷模的各个内壁上涂一层脱模剂，然后将型芯b8放进产品毛坯6的内部空腔内，再将产品毛坯6和型芯b8一起放进冷模的下模9内，然后在下模9的上方依次放上垫片7、上模5，将整个冷模放在液压机上在200～500MPa的压强下压制，得到具有法兰结构的半成品；
步骤8：将上步得到的具有法兰结构的半成品进行机加工，得到CuW/CrCu整体高压电触头。
实施例1
按质量百分比1∶0.01取CuW粉末和CrCu粉末放在混料机内，在120转/分的转速下混粉3小时，得到混合均匀的粉末；采用一种冷模，包括相分离的内部为空腔的上模5和内部为空腔的下模9，上模5和下模9之间设置有可拆卸的垫片7，下模9内部空腔内设置有可拆卸的圆柱形型芯b8，型芯b8和要制备的电触头的尺寸相配合，将混合均匀的粉末倒进冷模中下模9和型芯b8之间的空腔内，然后将装有粉末的下模9放在液压机上压制成空心柱状钨骨架，压强为5MPa，保压45s；将钨骨架放在圆柱坩埚中，并在钨骨架上放置纯铜块，在氢气保护下进行熔渗烧结，在第一个50min内温度由室温升至900℃，再在第二个50min内温度由900℃升至1300℃，保温3小时，随炉冷却，得到烧结好的钨头；将烧结好的钨头在车床上加工成所需的尺寸；采用一种热模，包括内部为空腔的外模1，外模1内部空腔内设置有可拆卸的型芯a3，型芯a3和要制备的电触头的尺寸相配合，将加工后的钨头4放在热模中外模1和型芯a3之间的空腔底部，将柱状铬铜2放在型芯a3的顶部，将热模在高温氢气保护下进行熔渗烧结，烧结温度1300℃，保温时间5h，随炉冷却，得到烧结好的产品；将烧结好的产品在车床上加工成内部为空腔的产品毛坯6；将产品毛坯6放入冷模中压制法兰，具体方法为：先在冷模的各个内壁上涂一层脱模剂，然后将型芯b8放进产品毛坯6的内部空腔内，再将产品毛坯6和型芯b8一起放进冷模的下模9内，然后在下模9的上方依次放上垫片7、上模5，将整个冷模放在液压机上在200MPa的压强下压制，得到具有法兰结构的半成品；将具有法兰结构的半成品进行机加工，得到CuW/CrCu整体高压电触头。
实施例2
按质量百分比1.5∶0.01取CuW粉末和CrCu粉末放在混料机内，在120转/分的转速下混粉8小时，得到混合均匀的粉末；采用一种冷模，包括相分离的内部为空腔的上模5和内部为空腔的下模9，上模5和下模9之间设置有可拆卸的垫片7，下模9内部空腔内设置有可拆卸的圆柱形型芯b8，型芯b8和要制备的电触头的尺寸相配合，将混合均匀的粉末倒进冷模中下模9和型芯b8之间的空腔内，然后将装有粉末的下模9放在液压机上压制成空心柱状钨骨架，压强为10MPa，保压30s；将钨骨架放在圆柱坩埚中，并在钨骨架上放置纯铜块，在氢气保护下进行熔渗烧结，在第一个50min内温度由室温升至970℃，再在第二个50min内温度由970℃升至1380℃，保温1小时，随炉冷却，得到烧结好的钨头；将烧结好的钨头在车床上加工成所需的尺寸；采用一种热模，包括内部为空腔的外模1，外模1内部空腔内设置有可拆卸的型芯a3，型芯a3和要制备的电触头的尺寸相配合，将加工后的钨头4放在热模中外模1和型芯a3之间的空腔底部，将柱状铬铜2放在型芯a3的顶部，将热模在高温氢气保护下进行熔渗烧结，烧结温度1400℃，保温时间3h，随炉冷却，得到烧结好的产品；将烧结好的产品在车床上加工成内部为空腔的产品毛坯6；将产品毛坯6放入冷模中压制法兰，具体方法为：先在冷模的各个内壁上涂一层脱模剂，然后将型芯b8放进产品毛坯6的内部空腔内，再将产品毛坯6和型芯b8一起放进冷模的下模9内，然后在下模9的上方依次放上垫片7、上模5，将整个冷模放在液压机上在500MPa的压强下压制，得到具有法兰结构的半成品；将具有法兰结构的半成品进行机加工，得到CuW/CrCu整体高压电触头。
实施例3
按质量百分比1.3∶0.005取CuW粉末和CrCu粉末放在混料机内，在120转/分的转速下混粉5小时，得到混合均匀的粉末；采用一种冷模，包括相分离的内部为空腔的上模5和内部为空腔的下模9，上模5和下模9之间设置有可拆卸的垫片7，下模9内部空腔内设置有可拆卸的圆柱形型芯b8，型芯b8和要制备的电触头的尺寸相配合，将混合均匀的粉末倒进冷模中下模9和型芯b8之间的空腔内，然后将装有粉末的下模9放在液压机上压制成空心柱状钨骨架，压强为7MPa，保压35s；将钨骨架放在圆柱坩埚中，并在钨骨架上放置纯铜块，在氢气保护下进行熔渗烧结，在第一个50min内温度由室温升至940℃，再在第二个50min内温度由940℃升至1340℃，保温2小时，随炉冷却，得到烧结好的钨头；将烧结好的钨头在车床上加工成所需的尺寸；采用一种热模，包括内部为空腔的外模1，外模1内部空腔内设置有可拆卸的型芯a3，型芯a3和要制备的电触头的尺寸相配合，将加工后的钨头4放在热模中外模1和型芯a3之间的空腔底部，将柱状铬铜2放在型芯a3的顶部，将热模在高温氢气保护下进行熔渗烧结，烧结温度1350℃，保温时间4h，随炉冷却，得到烧结好的产品；将烧结好的产品在车床上加工成内部为空腔的产品毛坯6；将产品毛坯6放入冷模中压制法兰，具体方法为：先在冷模的各个内壁上涂一层脱模剂，然后将型芯b8放进产品毛坯6的内部空腔内，再将产品毛坯6和型芯b8一起放进冷模的下模9内，然后在下模9的上方依次放上垫片7、上模5，将整个冷模放在液压机上在350MPa的压强下压制，得到具有法兰结构的半成品；将具有法兰结构的半成品进行机加工，得到CuW/CrCu整体高压电触头。
本发明实施例1制备出的CuW/CrCu整体高压电触头性能和传统工艺制备出的CuW/CrCu整体高压电触头性能对比如表1所示。
表1两种工艺制备的CuW/CrCu整体高压电触头性能对比
从表1可以看出，本发明方法制备出的CuW/CrCu整体高压电触头中CuCr法兰部分和传统工艺相比电导率基本不变，但法兰处的硬度较传统工艺有一定的提高。同时，传统工艺制造出来的CuW毛坯，由于双向压制时毛坯内部受力不均匀，致使毛坯中间受力较小，两端受力较大，易形成“鼓状”，本发明压制时使用的冷模中设计有型芯，在压制过程中能克服传统工艺中的这一缺点。
本发明制备CuW/CrCu整体高压电触头的方法在烧结时使用具有型芯结构的冷模和热模，从而无需加工成实体后再进行机加工，达到节省材料的目的。
Claims (3)
1.一种制备CuW/CrCu整体高压电触头的方法，其特征在于，该方法按照以下步骤进行：
步骤1：按质量百分比为1～1.5∶0.001～0.01取CuW粉末和CrCu粉末放在混料机内，在120转/分的转速下混粉3～8小时，得到混合均匀的粉末；
步骤2：采用一种冷模，其结构包括相分离的内部为空腔的上模(5)和内部为空腔的下模(9)，上模(5)和下模(9)之间设置有可拆卸的垫片(7)，下模(9)内部空腔内设置有可拆卸的型芯b(8)，型芯b(8)与要制备的电触头的尺寸相配合，将上步得到的混合均匀的粉末倒进下模(9)和型芯b(8)之间的空腔内，然后将装有粉末的下模(9)放在液压机上压制得到空心柱状钨骨架，压强为5～10MPa，保压30～45s；
步骤3：将上步得到的钨骨架放在圆柱坩埚中，并在钨骨架上放置纯铜块，进行熔渗烧结，得到烧结好的钨头；
步骤4：将上步得到的烧结好的钨头在车床上加工成所需的尺寸；
步骤5：采用一种热模，其结构包括内部为空腔的外模(1)，外模(1)内部空腔内设置有可拆卸的型芯a(3)，将上步得到的加工后的钨头(4)放在外模(1)和型芯a(3)之间的空腔底部，将柱状铬铜(2)放在型芯a(3)的顶部，将热模在高温氢气保护下进行熔渗烧结，烧结温度1300℃～1400℃，保温时间3～5h，随炉冷却，得到烧结好的产品；
步骤6：将上步得到的烧结好的产品在车床上加工成产品毛坯(6)；
步骤7：将上步得到的产品毛坯(6)放入所述冷模中压制法兰，得到具有法兰结构的半成品；
步骤8：将上步得到的具有法兰结构的半成品进行机加工，得到CuW/CrCu整体高压电触头。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3中，熔渗烧结的温度控制为，在第一个50min内温度由室温升至900℃～970℃，再在第二个50min内温度由900℃～970℃升至1300℃～1380℃，保温1～3小时。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤7中压制法兰的具体方法为，先在冷模的各个内壁上涂一层脱模剂，然后将型芯b(8)放进产品毛坯(6)的内部空腔内，再将产品毛坯(6)和型芯b(8)一起放进冷模的下模(9)内，然后在下模(9)的上方依次放上垫片(7)、上模(5)，将整个冷模放在液压机上在200～500MPa的压强下压制。
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