CN101702383B - 一种铜钨/铬青铜自力型整体触头的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于高压开关的动弧触头，公开了一种铜钨/铬青铜自力型动弧整体触头的制造方法，其步骤为：首先，采用湿法机械混粉，将钨粉和铜粉进行混合，将混合粉末制粒后在压制模具型腔内成型；将压制好的生坯放入石墨舟在氢气气氛烧结炉中进行烧结熔渗，制得触头部分的铜钨合金；随后，在铜钨合金与纯铜之间放置粒径为2mm的铬颗粒，铬颗粒为纯铜重量的0.8～1.2％，然后进行烧结连接，烧结温度为1400～1420℃，烧结时间为2小时，得到铜钨合金/铬青铜动弧整体触头工件；最后，对铜钨合金/铬青铜动弧整体触头工件进行粗加工、精加工，并沿工件的圆周等分后进行局部线切割，最后得到铜钨/铬青铜自力型动弧整体触头。
Description
技术领域
本发明涉及用于高压开关的动弧触头，特别涉及一种铜钨/铬青铜自力型动弧整体触头的制造方法，该触头适用于高压开关和断路器。
背景技术
铜钨触头材料因其具有良好的耐电弧侵蚀性、抗熔焊性及高强度而广泛应用于各种断路器、真空负荷开关和变压器转换开关上，尤其以可靠性更高的铜钨/铜(合金)整体触头材料应用最为广泛。随着高压开关电压等级的升高以及小型化发展趋势，对铜钨/铬青铜自力型动弧整体触头的需求和要求逐渐增多。
目前，高压开关触头厂商生产的铜钨/铬青铜自力型动弧整体触头工件时，一般采用将触头部分的铜钨合金与铬青铜(QCr0.5)材质的导电杆直接连接。但是，本申请的发明人发现：这种生产方法在烧结连接过程中会发生铬的损失，铬含量的降低将会使铬青铜(QCr0.5)部分的力学性能降低，在开关开断过程中会由于力学性能的不稳而导致高压开关开断性能的降低，尤其是铜钨/铬青铜(QCr0.5)自力型动弧整体触头工件，要进行沿圆周等分后线切割，一旦导电杆的铬青铜(QCr0.5)材质的力学性能降低，必然降低钨/铬青铜(QCr0.5)自力型动弧整体触头的开断能力，降低高压开关的可靠性。
为了保证铜钨/铬青铜自力型动弧整体触头的铬含量，必须提高铬青铜材料的铬含量，随着铬含量成分的增加，铬青铜造格随之升高，从而增加生产成本。
发明内容
本发明就是针对铬烧损与降低成本问题，其目的在于提供一种低成本铜钨/铬青铜自力型动弧整体触头的制造方法，能够在不增加生产工序的情况下，保证触头部分和导电杆部分烧结连接时铬元素的含量。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
一种铜钨/铬青铜自力型动弧整体触头的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
首先，采用湿法机械混粉，将钨粉和铜粉进行混合，将混合粉末制粒后在压制模具型腔内进行压制成型；将压制好的生坯放入石墨舟在氢气气氛烧结炉中进行烧结熔渗，制得触头部分的铜钨合金；
随后，在铜钨合金与纯铜之间放置粒径为2mm的铬颗粒，铬颗粒为纯铜重量的0.8～1.2％，然后进行烧结连接，烧结温度为1400～1420℃，烧结时间为2小时，得到铜钨合金/铬青铜动弧整体触头工件；
最后，对铜钨合金/铬青铜动弧整体触头工件进行粗加工、精加工，并沿工件的圆周6等分后进行局部线切割，最后得到铜钨/铬青铜自力型动弧整体触头。
本发明的进一步改进在于，粗加工前，将铜钨合金/铬青铜动弧整体触头工件在980℃下进行固溶处理1小时，粗加工后，将铜钨合金/铬青铜动弧整体触头工件在450℃时效处理4小时，然后进行精加工。
本发明在连接铜钨合金时，用纯铜添加铬颗粒直接制作导电杆部分，代替铬青铜(QCr0.5)导电杆成品。在烧结连接过程，利用铬元素密度低的特性，使其在铜中上浮而实现铜中对铬的添加，铬元素含量可根据需要调整，同时不增加生产工序。
本发明制备的铜钨/铬青铜自力型动弧整体触头，与常规方法制造的触头相比，性能稳定，可很好满足高压、超高压开关对触头材料的要求。同时本发明在纯铜添加铬颗粒技术代替铬青铜成品，也降低了生产成本。
此外，本发明将铜钨/铬青铜整体触头进行固溶处理与时效强化处理后，铬青铜部分硬度可以达到HB135以上，而将铬青铜(QCr0.5)进行烧结后、固溶处理与时效强化处理后其硬度最高只有HB120，显著提高了铬青铜部分的硬度。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的内容进行详细说明。
实施例1：
首先，采用湿法机械混粉法，将粒度为4μm的钨粉按含钨(W)量70％wt和300目铜粉进行混合，经喷溶含石蜡的饱和汽油溶液后制成40目颗粒，将制粒后的粉末在压制模具型腔内进行压制成型；将压制好的生坯放入石墨舟在氢气气氛烧结炉中进行烧结熔渗，制得触头部分的铜钨合金；
随后，在铜钨合金与纯铜(纯铜为铜粉，也可为铜块，本实施例采用铜粉)之间放置粒径为2mm的铬颗粒，铬颗粒为纯铜重量的0.8％，然后进行烧结连接，烧结温度为1400℃，烧结时间为2小时，得到铜钨合金/铬青铜动弧整体触头工件；
最后，将铜钨合金/铬青铜动弧整体触头工件，在980℃下进行固溶处理1小时，在根据图纸尺寸要求进行粗加工，随后进行450℃时效处理4小时；再根据图纸尺寸要求进行最终精加工，并沿工件的圆周6等分后进行局部线切割，自铜钨合金开始计算局部线切割长度，最后得到铜钨/铬青铜自力型动弧整体触头。
对上述方法所制得铜钨/铬青铜自力型动弧整体触头进行分析测试发现，铬青铜材质中铬含量为0.6％，硬度为HB123，与铜钨合金的结合强度为312MPa。对本发明所制得整体触头进行型式试验，结果表明完全可满足110-800Kv电压等级的高压开关与断路器对触头的要求。
实施例2：
同实施例1，制得触头部分的铜钨合金；随后，在铜钨合金与纯铜(铜块)之间放入粒径为2mm的铬颗粒，铬颗粒为纯铜重量的1.8％，然后进行烧结连接，但烧结温度需要提高20℃，得到铜钨合金/铬青铜动弧整体触头工件；其他固溶处理、初加工、时效处理4小时、最终加工、工件的局部线切割均与实施1相同，最后得到铜钨/铬青铜自力型动弧整体触头。
对上述方法所制得铜钨/铬青铜自力型动弧整体触头进行分析测试发现，铬青铜材质中铬含量为0.9％，硬度为HB136，与铜钨合金部分的结合强度为356MPa。对本发明所制得整体触头进行型式试验，结果表明完全可满足110-800Kv电压等级的高压开关与断路器对触头的要求。
实施例3：
同实施例1，制得触头部分的铜钨合金；随后，在铜钨合金与纯铜(铜粉)之间放入粒径为2mm的铬颗粒，铬颗粒为纯铜重量的1.2％，然后进行烧结连接，但烧结温度需要提高10℃，得到铜钨合金/铬青铜动弧整体触头工件；其他固溶处理、初加工、时效处理4小时、最终尺寸加工、工件的局部线切割均与实施1相同，最后得到铜钨/铬青铜自力型动弧整体触头。
对上述方法所制得铜钨/铬青铜自力型动弧整体触头进行分析测试发现，铬青铜材质中铬含量为0.8％，硬度为HB130，与铜钨合金部分的结合强度为335MPa。对本发明所制得整体触头进行型式试验，结果表明完全可满足110-800Kv电压等级的高压开关与断路器对触头的要求。
Claims (2)
1.一种铜钨/铬青铜自力型动弧整体触头的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
首先，采用湿法机械混粉，将钨粉和铜粉进行混合，将混合粉末制粒后在压制模具型腔内进行压制成型；将压制好的生坯放入石墨舟在氢气气氛烧结炉中进行烧结熔渗，制得触头部分的铜钨合金；
随后，在铜钨合金与纯铜之间放置粒径为2mm的铬颗粒，铬颗粒为纯铜重量的0.8～1.2％，然后进行烧结连接，烧结温度为1400～1420℃，烧结时间为2小时，得到铜钨合金/铬青铜动弧整体触头工件；
最后，对铜钨合金/铬青铜动弧整体触头工件进行粗加工、精加工，并沿工件的圆周等分后进行局部线切割，最后得到铜钨/铬青铜自力型动弧整体触头。
2.根据权利要求1所述的一种铜钨/铬青铜自力型动弧整体触头的制造方法，其特征在于，粗加工前，将铜钨合金/铬青铜动弧整体触头工件在980℃下进行固溶处理1小时，粗加工后，将铜钨合金/铬青铜动弧整体触头工件在450℃时效处理4小时，然后进行精加工。
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