CN101635210B - 一种钨铜-铜整体式电触头材料缺陷修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钨铜-铜整体式电触头材料缺陷修复方法，首先，清理缺陷部位中的夹杂物。再称取与缺陷部位电触头材料相同的金属粉末，金属粉末的质量为缺陷部位体积与缺陷部位电触头材料密度乘积值的1.2倍；然后将称取好的金属粉末与丙三醇溶液均匀混合制得填充材料，再将填充材料涂覆在电触头零件的缺陷部位；在缺陷部位填补好填充材料后，在保护气氛为氮气的情况下，利用高能激光束扫查重熔缺陷部位中的填充材料，在重熔过程中同时向缺陷部位中补充因喷射氮气而吹走的填充材料，将填充材料与母材熔合在一起直至填满缺陷部位并有微凸；最后，将修复后的电触头零件打磨、抛光即可。本发明操作简单，成品率高，修复的产品性能稳定、质量高。

Description

一种钨铜-铜整体式电触头材料缺陷修复方法

技术领域

本发明属于电工材料技术领域，具体涉及一种钨铜-铜整体式电触头材料缺陷修复方法。

背景技术

整体式电触头应用于各种中高压断路器中，是各种电力开关的核心部件。整体式触头是由两种不同材质组成的零件，头部是钨铜合金，用于灭弧；尾部为铜或铜合金，其作用是具备一定弹性和良好的导电性能。钨铜合金因良好的导电、导热及抗电弧腐蚀的性能被广泛用做电极材料、电子封装和电触头材料，其在使用时，常常要求与导电性能更好的铜或铜合金连成整体来应用，而在整体烧结时会因一些不可控或不可预知的原因导致触头表面出现疏松、缩孔、裂痕等缺陷。这些缺陷的存在影响整体电触头的外观质量，严重时还会影响使用性能。目前，整体钨铜-铜整体式电触头材料烧结过程中出现缺陷解决的办法有两种，一种是将缺陷部位完全切除，重新回炉进行二次或三次烧结；另一种是报废，当成废金属或切削来处理。

发明内容

本发明提供一种钨铜-铜整体式电触头材料缺陷修复方法，以克服现有技术存在的钨铜-铜整体式电触头材料上的缺陷无法修复，造成浪费，增加成本的缺点。

为达到上述技术目的，本发明采用的技术方案为：

步骤1，清理缺陷部位中的夹杂物：

先利用激光将待修复的钨铜-铜整体式电触头零件的缺陷部位表面进行熔化，然后清理缺陷部位中的夹杂物；

步骤2，在缺陷部位中添加填充材料：

称取与缺陷部位电触头材料相同的金属粉末，如缺陷部位位于铜尾则称取的金属粉末为铜粉，若缺陷部位位于钨铜合金部分则称取的金属粉末为钨铜合金粉末。金属粉末的质量为缺陷部位体积与缺陷部位电触头材料密度乘积值的1.2倍；然后将称取好的金属粉末与丙三醇溶液均匀混合制得填充材料，再将填充材料涂覆在电触头零件的缺陷部位；填充材料的配比为每1g金属粉末与0.1～0.5ml丙三醇溶液均匀混合；

步骤3，高能激光束重熔扫查：

在缺陷部位填补好填充材料后，在保护气氛为氮气的情况下，利用高能激光束扫查重熔缺陷部位中的填充材料。重熔过程中采用氮气作为保护气体，因喷射氮气时会吹走少量填充材料，所以在重熔过程中要向缺陷部位中补充填充材料，将填充材料与母材熔合在一起直至填满缺陷部位并有微凸；所述的高能激光束是指激光的能量聚集在0.2毫米左右一个点上，同时在很短的时间内达到10⁶～10⁹℃/S，能量范围在0.2-80J/ms。

步骤4，后续处理

将修复后的电触头零件用打磨工具对修复区的微凸进行打磨直至与零件表面平齐，最后再进行零件整体表面抛光即可。

本发明采用高能激光束快速修复带有缺陷的钨铜-铜整体式电触头材料，为企业降低成本、提高效率、避免浪费，节约资源，增强了产品的竞争力。本发明的优点为：(1)修复件力学性能高，可以达到同原有构件相当的硬度。零件本体和修复区域界面处为致密冶金结合，不会出现脱落、剥离等问题；(2)柔性化程度高，可以对任意的损伤形状进行现场修复，修复区域形状和零件缺损形状接近，表面质量好；(3)高能密度激光由于热输入小，结果使零件修复区域的热影响区小，应力及变形小；(4)修复周期短，修复区域金属沉积速率为0.1-1Kg/h；(5)操作简单，成品率高，修复的产品性能稳定、质量高。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明：

实施例1：

对钨铜-铜整体式电触头材料表面铜尾部分宽0.5毫米、深2毫米、长20毫米的裂纹进行修复，包括以下操作步骤：

步骤1，清理缺陷部位中的夹杂物：

将待修复的钨铜-铜整体式电触头零件放在激光焊机工作台上，利用激光对零件缺陷部位表面进行快速熔化，然后清理掉缺陷部位中的夹杂物；

步骤2，在缺陷部位中添加填充材料：

本实施例的缺陷部位位于铜尾，缺陷部位的体积是20立方毫米；先称取一定量的铜粉，铜粉的质量为缺陷部位体积与铜尾密度乘积值的1.2倍，经计算，确定要称取的铜粉为0.2克。然后将0.2克的铜粉与0.1ml的丙三醇溶液均匀混合后制得填充材料，再将填充材料涂覆在电触头零件的缺陷部位；

步骤3，高能激光束重熔扫查：

在缺陷部位填补好填充材料后，利用通有保护气氛为氮气的激光焊机，用高能激光束扫查重熔缺陷部位中的填充材料，在重熔过程中同时用送料机构向缺陷部位补充因喷射氮气而吹走的填充材料，将填充材料与母材熔合在一起直至填满缺陷部位并有微凸；

步骤4，后续处理

将修复后的电触头零件用手工锉刀对修复区的微凸起进行磨锉直至与零件表面平齐，最后再进行整体表面抛光即可。

经修复后，测得修复区的硬度为HV80，而铜尾未修复地方的硬度为HB40-60，修复后的电触头零件符合使用要求。

实施例2：

对钨铜-铜整体式电触头材料铜尾端直径2毫米、深10毫米的缩孔进行修复，包括以下操作步骤：

步骤1，清理缺陷部位中的夹杂物：

将待修复的钨铜-铜整体式电触头零件放在激光焊机工作台上，利用激光对零件缺陷部位表面进行快速熔化，然后清理掉缺陷部位中的夹杂物；

步骤2，在缺陷部位中添加填充材料：

本实施例的缺陷部位位于铜尾，缺损部位的体积是31.4立方毫米；先称取一定量的铜粉，铜粉的质量为缺陷部位体积与铜尾密度乘积值的1.2倍，经计算，确定要称取的铜粉为0.34克。然后将0.34克铜粉与0.12ml的丙三醇溶液均匀混合后制得填充材料，再将填充材料涂覆在电触头零件的缺陷部位；

步骤3，高能激光束重熔扫查：

在缺陷部位填补好填充材料后，利用通有保护气氛为氮气的激光焊机，用高能激光束扫查重熔缺陷部位中的填充材料，在重熔过程中同时用送料机构向缺陷部位补充因喷射氮气而吹走的填充材料，将填充材料与母材熔合在一起直至填满缺陷部位并有微凸；

步骤4，后续处理

将修复后的电触头零件用手工锉刀对修复区的微凸起进行磨锉直至与工件表面平齐，最后再进行整体表面抛光即可。

经修复后，测得修复区的硬度为HV120，而铜尾未修复地方的硬度为HB100-110，修复后的电触头零件符合使用要求。

实施例3：

对钨铜-铜整体式电触头材料钨铜与铜结合面处宽0.2毫米、深2毫米、长15毫米的微裂纹进行修复，包括以下操作步骤：

步骤1，清理缺陷部位中的夹杂物：

将待修复的钨铜-铜整体式电触头零件放在激光焊机工作台上，利用激光对零件缺陷部位表面进行快速熔化，然后清理掉缺陷部位中的夹杂物；

步骤2，在缺陷部位中添加填充材料：

本实施例的缺陷部位位于电触头钨铜与铜的结合处，通常补充铜粉，缺陷部位的体积是6立方毫米；先称取一定量的铜粉，铜粉的质量为缺陷部位体积与铜尾密度乘积值的1.2倍，经计算，确定要称取的铜粉为0.06克。然后将0.06克的铜粉与0.006ml的丙三醇溶液均匀混合后制得填充材料，再将填充材料涂覆在电触头零件的缺陷部位；

步骤3，高能激光束重溶扫查：

在缺陷部位填补好填充材料后，利用通有保护气氛为氮气的激光焊机，用高能激光束扫查重熔缺陷部位中的填充材料，在重熔过程中同时用送料机构向缺陷部位补充因喷射氮气而吹走的填充材料，将填充材料与母材熔合在一起直至填满缺陷部位并有微凸；

步骤4，后续处理

将修复后的电触头零件用手工锉刀对修复区的微凸起进行磨锉直至与工件表面平齐，最后再进行整体表面抛光即可。

经修复后，测得修复区的硬度为HV180，而铜尾未修复地方的硬度为HB100-110，修复后的电触头零件符合使用要求。

实施例4：

对钨铜-铜整体式电触头材料钨铜部分直径约0.2毫米、深2毫米的针状小孔进行修复，包括以下操作步骤：

步骤1，清理缺陷部位中的夹杂物：

将待修复的钨铜-铜整体式电触头零件放在激光焊机工作台上，利用激光对零件缺陷部位表面进行快速熔化，然后清理掉缺陷部位中的夹杂物；

步骤2，在缺陷部位中添加填充材料：

本实施例的缺陷部位位于电触头零件钨铜合金部分，缺陷部位的体积是0.0628立方毫米；先称取一定量的钨铜合金粉末，钨铜合金粉末中钨和铜的质量比为1∶1；钨铜合金粉末的质量为缺陷部位体积与钨铜合金部分密度乘积值的1.2倍，经计算，确定要称取的钨铜合金粉末的质量为0.001克。然后将0.001克的钨铜合金粉末与0.00025ml的丙三醇溶液均匀混合后制得填充材料，再将填充材料涂覆在电触头零件的缺陷部位；

步骤3，高能激光束重熔扫查：

在缺陷部位填补好填充材料后，利用通有保护气氛为氮气的激光焊机，用高能激光束扫查重熔缺陷部位中的填充材料，在重熔过程中同时用送料机构向缺陷部位补充因喷射氮气而吹走的填充材料，将填充材料与母材熔合在一起直至填满缺陷部位并有微凸；

步骤4，后续处理

将修复后的电触头零件用手工锉刀对修复区的微凸起进行磨锉直至与零件表面平齐，最后再进行整体表面抛光即可。

经修复后，测得修复区的硬度为HV222，而钨铜合金部分未修复地方的硬度为HB210-220，修复后的电触头零件符合使用要求。

Claims (1)

1.一种钨铜-铜整体式电触头材料缺陷修复方法，其特征在于包括以下操作步骤：

步骤1，清理缺陷部位中的夹杂物：

先利用激光将待修复的钨铜-铜整体式电触头零件的缺陷部位表面进行熔化，然后清理缺陷部位中的夹杂物；

步骤2，在缺陷部位中添加填充材料：

称取与缺陷部位电触头材料相同的金属粉末，金属粉末的质量为缺陷部位体积与缺陷部位电触头材料密度乘积值的1.2倍；然后将称取好的金属粉末与丙三醇溶液均匀混合制得填充材料，再将填充材料涂覆在电触头零件的缺陷部位；所述填充材料的配比为每1g金属粉末与0.1～0.5ml丙三醇溶液均匀混合；

步骤3，高能激光束重熔扫查：

在缺陷部位填补好填充材料后，在保护气氛为氮气的情况下，利用高能激光束重熔扫查缺陷部位中的填充材料，在重熔过程中同时向缺陷部位中补充因喷射氮气而吹走的填充材料，将填充材料与母材熔合在一起直至填满缺陷部位并有微凸；

步骤4，后续处理：

将修复后的电触头零件用打磨工具对修复区的微凸进行打磨直至与零件表面平齐，最后再进行零件整体表面抛光即可。