CN102358920B - 一种自耗电极电弧熔炼炉制备CuWCr复合材料的方法 - Google Patents
一种自耗电极电弧熔炼炉制备CuWCr复合材料的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种自耗电极电弧熔炼炉制备CuWCr复合材料的方法，先按质量百分比将Cu粉、W粉、Cr粉放入混料机中混合，再将混好的粉料进行模压或冷等静压；然后将压制好的坯料置于真空烧结炉内，在真空度大于10-2Pa的真空环境下升温至950℃～1050℃进行烧结，得到CuWCr烧结坯。最后将CuWCr烧结坯放在真空自耗电极电弧熔炼炉内，在真空环境下进行熔炼，使CuWCr坯料在电弧高温作用下熔化滴落到水冷铜坩埚内，冷却后取出，即得到CuWCr复合材料。本发明将熔炼和定向凝固结合在一起，能够制备出组织均匀细小、耐电压强度高、致密度高、气体含量低、杂质少等综合性能优良的CuWCr复合材料。
Description
技术领域
本发明涉及材料制备技术领域，具体涉及一种自耗电极电弧熔炼炉制备CuWCr复合材料的方法。
背景技术
目前，制备CuWCr复合材料的方法主要是烧结熔渗法和机械合金化法。烧结熔渗法制备的CuWCr复合材料组织中Cr颗粒没有得到细化，大颗粒的铬产生的热量多、导热能力差、局部温度高，导致发生击穿，降低了材料的耐电压强度。机械合金化法制备CuWCr复合材料的过程中极易引入杂质，且材料的气体含量高，影响材料的导电率和分断性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种自耗电极电弧熔炼炉制备CuWCr复合材料的方法，解决了现有方法制备出的CuWCr复合材料组织中Cr颗粒没有得到细化、耐电压强度低、气体含量高、杂质多等问题。
本发明所采用的技术方案是，一种自耗电极电弧熔炼炉制备CuWCr复合材料的方法，该方法包括以下操作步骤：
步骤1，混粉
按质量百分比称取Cu粉20％～35％、W粉5％～12％、Cr粉60％～68％，并放入混料机中混合3～6小时；
步骤2，压制
将步骤1混好的粉料在400MPa下进行模压或在260MPa下进行冷等静压；
步骤3，烧结
将步骤2压制好的坯料置于真空烧结炉内，在真空度不小于10-2Pa的真空环境下升温至950℃～1050℃进行烧结，烧结60分钟～150分钟，得到CuWCr烧结坯；
步骤4，熔炼
将步骤3制备的CuWCr烧结坯放在真空自耗电极电弧熔炼炉内，在真空度不小于10-3Pa的真空环境下进行熔炼，调节熔炼电流不小于1500A，使CuWCr坯料在电弧高温作用下熔化滴落到水冷铜坩埚内，冷却后取出，即得到CuWCr铸锭；
步骤5，最后对CuWCr铸锭进行机加工。
本发明的特点还在于，
步骤1中Cu粉的纯度不小于99％，W粉的纯度不小于99.9％，Cr粉的纯度不小于99.7％。
本发明将熔炼和定向凝固结合在一起，能够制备出组织均匀细小、耐电压强度高、致密度高、气体含量低、杂质少等综合性能优良的CuWCr复合材料。
具体实施方式
下面具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供了一种自耗电极电弧熔炼炉制备CuWCr复合材料的方法，其具体方法为：
首先，按质量百分比将纯度不小于99％的Cu粉20％～35％、纯度不小于99.9％的W粉5％～12％以及纯度不小于99.7％的Cr粉60％～68％的比例放入混料机中混合3～6小时，将混好的粉料在400MPa下进行模压或在260MPa下进行冷等静压。
然后，将压制好的坯料置于真空烧结炉内，在真空度大于10-2Pa的真空环境下升温至950℃～1050℃，烧结60分钟～150分钟，得到CuWCr烧结坯。
最后，将CuWCr烧结坯放在真空自耗电极电弧熔炼炉内，在真空度不小于10-3Pa的真空环境下，调节熔炼电流大于1500A进行熔炼，使CuWCr坯料在电弧高温作用下熔化滴落到水冷铜坩埚内，冷却后取出，即得到CuWCr复合材料。然后根据需要对CuWCr铸锭进行机加工。
实施例1
首先，按质量百分比将Cu粉20％、W粉12％、Cr粉68％的比例放入混料机中混合3小时，将混好的粉料在400MPa下进行模压。
然后，将压制好的坯料置于真空烧结炉内，在真空度大于10-2Pa的真空环境下升温至950℃，烧结150分钟，得到CuWCr烧结坯。
最后，将CuWCr烧结坯放在真空自耗电极电弧熔炼炉内，在真空度不小于10-3Pa的真空环境下，调节熔炼电流大于1500A进行熔炼，使CuWCr坯料在电弧高温作用下熔化滴落到水冷铜坩埚内，冷却后取出，即得到CuWCr复合材料。
实施例2
首先，按质量百分比将Cu粉30％、W粉8％、Cr粉62％的比例放入混料机中混合5小时，将混好的粉料在260MPa下进行冷等静压。
然后，将压制好的坯料置于真空烧结炉内，在真空度大于10-2Pa的真空环境下升温至1050℃，烧结60分钟，得到CuWCr烧结坯。
最后，将CuWCr烧结坯放在真空自耗电极电弧熔炼炉内，在真空度不小于10-3Pa的真空环境下，调节熔炼电流大于1500A进行熔炼，使CuWCr坯料在电弧高温作用下熔化滴落到水冷铜坩埚内，冷却后取出，即得到CuWCr复合材料。
实施例3
首先，按质量百分比将Cu粉35％、W粉5％、Cr粉60％的比例放入混料机中混合6小时，再将混好的粉料在400MPa下进行模压。
然后，将压制好的坯料置于真空烧结炉内，在真空度大于10-2Pa的真空环境下升温至1000℃，烧结100分钟，得到CuWCr烧结坯。
最后，将CuWCr烧结坯放在真空自耗电极电弧熔炼炉内，在真空度不小于10-3Pa的真空环境下，调节熔炼电流大于1500A进行熔炼，使CuWCr坯料在电弧高温作用下熔化滴落到水冷铜坩埚内，冷却后取出，即得到CuWCr复合材料。
本发明方法制备的CuWCr复合材料与现有技术制备的CuWCr的性能对比见表1所示。
表1 CuWCr复合材料的性能对比
自耗电极电弧熔炼法将熔炼和定向凝固结合在一起，可以获得Cr颗粒细小、气体含量和夹杂少、性能优良的CuWCr复合材料。
从上表可以看出，本发明方法得到的材料，其耐电压强度、截流值、致密度、硬度和电导率均得到提高，具有优良的综合性能。
Claims (2)
1.一种自耗电极电弧熔炼炉制备CuWCr复合材料的方法，其特征在于，该方法包括以下操作步骤：
步骤1，混粉
按质量百分比称取Cu粉20％～35％、W粉5％～12％、Cr粉60％～68％，并放入混料机中混合3～6小时；
步骤2，压制
将步骤1混好的粉料在400MPa下进行模压或在260MPa下进行冷等静压；
步骤3，烧结
将步骤2压制好的坯料置于真空烧结炉内，在真空度不小于10-2Pa的真空环境下升温至950℃～1050℃进行烧结，烧结60分钟～150分钟，得到CuWCr烧结坯；
步骤4，熔炼
将步骤3制备的CuWCr烧结坯放在真空自耗电极电弧熔炼炉内，在真空度不小于10-3Pa的真空环境下进行熔炼，调节熔炼电流不小于1500A，使CuWCr坯料在电弧高温作用下熔化滴落到水冷铜坩埚内，冷却后取出，即得到CuWCr铸锭；
步骤5，最后对CuWCr铸锭进行机加工。
2.根据权利要求1所述的方法，步骤1中Cu粉的纯度不小于99％，W粉的纯度不小于99.9％，Cr粉的纯度不小于99.7％。
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