CN102747239B - 一种钨骨架的铜钨合金制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钨骨架的铜钨合金制造方法，利用金属化合物包覆钨粉颗粒表面，通过H2气氛还原制得包覆该金属的钨粉；然后与造孔剂混合制成无铜混合粉，接着压制成型坯块后脱除造孔剂，最后烧结成蜂窝状纯钨骨架后，渗铜，即得形成钨骨架的铜钨合金。此方法制造的铜钨合金抗烧损性能好，可靠性高。
Description
技术领域：
本发明属于高压电触头领域，尤其涉及铜钨合金制造方法。
背景技术：
随着电力工业及电网建设的迅速发展，高压开关的电压等级越来越高，达到1000KV以上，对高压电触头抗烧损性能要求愈来愈高。越来越多的开关用户希望使用体积小巧，抗烧损性能好，长期使用可靠性高的高压电触头。
目前，高压电触头耐电弧部分主要采用铜钨合金，铜钨合金是一种假合金，采用钨粉与一定比例的铜粉机械混合，加丁钠橡胶的溶剂油溶液再混合，通过粉末压制、烧结熔渗工序过程的粉末冶金方法制造。钨粉与铜粉混合方法生产的高压电触头，由于钨（熔点3410℃）与铜互不固溶，在1250℃～1400℃烧结温度下，钨粉与钨粉在尖角处有限连接，主要靠铜（熔点1083℃）作为粘接剂连接，在电弧高温与吹力作用下，电弧接触面铜蒸发，造成铜钨合金成片状剥落，烧损严重（参见图5），220KV电压等级以上，在SF6气氛下，烧损在3mm以上，影响高压开关多次开断性能，此现象电压等级越高越严重。发明内容：
本发明的目的在于克服上述现有制造方法的缺点，提供一种新型的钨骨架的铜钨合金制造方法，该钨骨架的铜钨合金制造方法所制备的铜钨合金抗烧损性能好，长期使用可靠性高。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种钨骨架的铜钨合金制造方法，包括以下步骤：在钨粉颗粒表面包覆一层过渡族金属的化合物，然后在氢气气氛中于600~1000℃进行还原处理；接着，向其中加入造孔剂进行混合，混合均匀后在模具中压制成型坯块，接着，脱除造孔剂，形成蜂窝状的钨骨架，然后在氢气气氛中于1450~1550的温度下预烧结，使钨骨架连接起来，最后在钨骨架上放置铜材进行烧结，铜熔渗到钨骨架之间，制成钨骨架的铜钨合金。
所述钨粉颗粒为3~15μm，钨粉颗粒在包覆过渡族金属的化合物前，先在H2气氛600℃～1000℃温度下还原处理2～4小时。
过渡族金属的化合物为NiCl2·6H2O，其以溶解在无水乙醇溶液中的形式包覆钨粉颗粒。
在氢气气氛中于600~1000℃进行还原处理后，钨粉颗粒表面均匀包覆金属镍，镍含量为镍与钨粉总质量的2%～6%。
所述造孔剂选用石蜡，石蜡以溶解在溶剂油中的形式加入；所述脱除造孔剂的具体方法为：将压制成型坯块在氢气气氛中于300~500℃温度下脱除石蜡。
所述钨骨架上放置铜材后的烧结条件为：氢气气氛，温度为：1400℃～1550℃。
所述铜材为过量的铜材。
预烧结的时间为3~4小时。
一种钨骨架的铜钨合金制造方法，包括以下步骤：
1）选择平均粒度3～15μm的钨粉，在H2气氛600℃～1000℃温度下，2～4小时还原处理；
2）通过NiCl2·6H2O的无水乙醇溶液液体方式均匀包覆在钨粉颗粒表面；
3）将氯化镍包覆的钨粉在H2气氛600℃～1000℃温度下，2～4小时还原处理，钨粉颗粒表面均匀包覆金属镍，镍含量为镍与钨粉总质量的2%～6%；
4）将溶解在溶剂油中石蜡和包覆金属镍钨粉颗粒混合均匀；
5）包覆金属镍钨粉颗粒、石蜡溶液混合物在模具中压制成型坯块；
6）坯块在H2气氛300℃～500℃温度下，3~6小时脱除石蜡，形成蜂窝状钨骨架；
7）钨骨架在H2气氛1450℃～1550℃温度下，3~4小时预烧结，使钨粉颗粒在镍的桥接作用连接起来，烧结成蜂窝状钨骨架坯；
8）在钨骨架坯上放置过量铜材,在H2气氛1400℃～1550℃温度下,渗铜2~4小时,铜熔渗到钨骨架之间，制成形成钨骨架的铜钨合金。
所述铜钨合金为CuW80；步骤4）中压制的坯块密度为12.2~12.4g/mm3。
与现有技术相比，本发明方法至少具有以下优点：为了降低钨粉表面的活化能，在钨粉颗粒外面包覆一层过渡族金属，该金属能与钨形成固溶体，可以在不是很高的烧结温度下，通过该金属的搬运作用，在钨粉颗粒之间进行表面扩散和有限体积扩散，使钨粉颗粒连接起来，形成蜂窝状骨架，该金属与铜也能形成固溶体，从而增加了钨与铜的湿润性，再在毛细管和重力作用下，铜熔渗到钨骨架之间，制造成铜钨合金。
附图说明：
图1为本发明钨骨架的铜钨合金制造方法的压坯示意图；
图2为本发明钨骨架的铜钨合金制造方法的预烧结后钨骨架示意图；
图3为采用本发明方法制备的铜钨合金CuW80，200倍金相图；
图4为采用本发明方法制备的铜钨合金CuW80烧损后实物图；
图5为采用现有技术方法制备的铜钨合金CuW80烧损后实物图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明方法的一种CuW80铜钨合金实施例进行阐述：
本发明一种钨骨架的铜钨合金制造方法，包括钨粉平均粒度的选择，预处理；过渡族金属选用及包覆方法，后处理；造孔剂的选择、制备及脱除；压制成型；预烧结骨架的形成工艺；铜的熔渗工艺。
本发明一种钨骨架的铜钨合金制造方法，工艺流程如下：
钨粉还原→氯化镍包覆钨粉→氯化镍还原→加石蜡混粉→压型→脱蜡→钨骨架预烧结→渗铜；具体为：
钨粉还原：选择平均粒度3～15μm的钨粉，在H2气氛600℃～1000℃温度下，2～4小时还原处理。
氯化镍包覆钨粉：过渡族金属选用镍金属（熔点1455℃），包覆方法是通过NiCl2·6H2O的无水乙醇溶液液体方式均匀包覆在钨粉颗粒表面；
氯化镍还原：将氯化镍包覆的钨粉在H2气氛600℃～1000℃温度下，2～4小时还原处理，这样钨粉颗粒表面可以均匀包覆金属镍，镍含量为镍与钨粉总量的2%～6%（质量百分比）。
加石蜡混粉：造孔剂选用工业石蜡，石蜡溶解在溶剂油中，和包覆金属镍钨粉颗粒混合均匀。
包覆金属镍钨粉颗粒、石蜡溶液混合物在模具中压制成型坯块，W80坯密度为12.2~12.4g/mm3，用坯密可以调节铜钨合金的成分，请参阅图1，其中，1为金属镍，2为钨粉颗粒，3为石蜡，4为孔洞。
坯块在H2气氛300℃～500℃温度下，3~6小时脱除石蜡，形成蜂窝状钨骨架。
钨骨架在H2气氛1450℃～1550℃温度下，3~4小时预烧结，使钨粉颗粒在镍的桥接作用连接起来，烧结成有一定强度蜂窝状钨骨架坯，请参阅图2，从中可知，钨粉颗粒已经有效的连接起来，钨粉颗粒之间为预留孔隙。
在钨骨架坯上放置铜材,渗铜的质量为预烧结后钨骨架质量（钨和镍总重量）的30%（过量），在H2气氛1400℃～1550℃温度下,渗铜2~4小时,在毛细管和重力作用下，铜熔渗到钨骨架之间，制成形成钨骨架的CuW80铜钨合金，请参阅图3，其中，偏白的部分为钨，边角圆滑的为连接在一起的钨骨架，偏黑部分为铜，从中可以清楚地看到，钨骨架已形成，铜填充在钨骨架中。
本发明使用氯化镍乙醇溶液包覆方法，使金属镍均匀包覆在钨粉颗粒表面，增大了镍与钨的接触面积，通过镍的搬运作用，使钨粉颗粒之间有效地连接起来，利用石蜡造孔剂，形成蜂窝状钨骨架；此方法制造的铜钨合金电触头，在电弧高温与吹力作用下，虽然电弧接触面铜蒸发，但钨骨架保持完整，抗烧损性能好，烧损在1～2mm（请参阅图4）。
将采用本发明方法制备的材料做成电触头，将该触头在电压220KV,电流40KA下进行开关形式试验，铜钨合金保持完整，抗烧损情怳良好。
采用同样的方法，将现有技术的电触头在电压220KV,电流31.5KA下进行开关形式试验，铜钨合金成片状剥落，烧损严重（请参阅图5）。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。
Claims (7)
1.一种钨骨架的铜钨合金制造方法，其特征在于，包括以下步骤：在钨粉颗粒表面包覆一层过渡族金属的化合物，然后在氢气气氛中于600～1000℃进行还原处理；接着，向其中加入造孔剂进行混合，混合均匀后在模具中压制成型坯块，接着，脱除造孔剂，形成蜂窝状的钨骨架，然后在氢气气氛中于1450℃～1550℃的温度下预烧结，使钨骨架连接起来，最后在钨骨架上放置铜材进行烧结，铜熔渗到钨骨架之间，形成钨骨架的铜钨合金；
过渡族金属的化合物为NiCl2·6H2O，其以溶解在无水乙醇溶液中的形式包覆钨粉颗粒；
所述造孔剂选用石蜡，石蜡以溶解在溶剂油中的形式加入；所述脱除造孔剂的具体方法为：将压制成型坯块在氢气气氛中于300～500℃温度下脱除石蜡；
所述钨骨架上放置铜材后的烧结条件为：氢气气氛，温度为：1400℃～1550℃。
2.如权利要求1所述的一种钨骨架的铜钨合金制造方法，其特征在于：所述钨粉颗粒为3～15μm，钨粉颗粒在包覆过渡族金属的化合物前，先在H2气氛600℃～1000℃温度下还原处理2～4小时。
3.如权利要求1所述的一种钨骨架的铜钨合金制造方法，其特征在于：在氢气气氛中于600～1000℃进行还原处理后，钨粉颗粒表面均匀包覆金属镍，镍含量为镍与钨粉总质量的2%～6%。
4.如权利要求1所述一种钨骨架的铜钨合金制造方法，其特征在于：所述铜材为过量的铜材。
5.如权利要求1所述一种钨骨架的铜钨合金制造方法，其特征在于：预烧结的时间为3～4小时。
6.一种钨骨架的铜钨合金制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）选择平均粒度3～15μm的钨粉，在H2气氛600℃～1000℃温度下，2～4小时还原处理；
2）通过NiCl2·6H2O的无水乙醇溶液液体方式均匀包覆在钨粉颗粒表面；
3）将氯化镍包覆的钨粉在H2气氛600℃～1000℃温度下，2～4小时还原处理，钨粉颗粒表面均匀包覆金属镍，镍含量为镍与钨粉总质量的2%～6%；
4）将溶解在溶剂油中石蜡和包覆金属镍钨粉颗粒混合均匀；
5）包覆金属镍钨粉颗粒、石蜡溶液混合物在模具中压制成型坯块；
6）坯块在H2气氛300℃～500℃温度下，3～6小时脱除石蜡，形成蜂窝状钨骨架；
7）钨骨架在H2气氛1450℃～1550℃温度下，3～4小时预烧结，使钨粉颗粒在镍的桥接作用连接起来，烧结成蜂窝状钨骨架坯；
8）在钨骨架坯上放置过量铜材,在H2气氛1400℃～1550℃温度下,渗铜2～4小时,铜熔渗到钨骨架之间，制成形成钨骨架的铜钨合金。
7.根据权利要求6所述的一种钨骨架的铜钨合金制造方法，其特征在于，包括以下步骤：所述铜钨合金为CuW80；步骤5）中压制的坯块密度为12.2～12.4g/mm3。
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| CN104209520B (zh) * | 2014-09-12 | 2016-05-25 | 福达合金材料股份有限公司 | 一种电触头的制作方法 |
| CN104362015B (zh) * | 2014-11-28 | 2017-05-10 | 桂林电器科学研究院有限公司 | 一种铜钨触头材料的制备方法 |
| CN104722753B (zh) * | 2015-03-24 | 2017-01-18 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 | 一种射孔弹药型罩用钨铜粉末制备方法 |
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| CN105057874A (zh) * | 2015-07-20 | 2015-11-18 | 沈阳金昌蓝宇新材料股份有限公司 | 一种CuW/Cu/40CrNiMoA整体触头的电子束焊接制备方法 |
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Citations (3)
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| CN101699598A (zh) * | 2009-10-30 | 2010-04-28 | 西安福莱电工合金有限公司 | 一种铜钨/铬青铜自力型动弧整体触头的制造方法 |
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| CN101699591A (zh) * | 2009-10-30 | 2010-04-28 | 西安福莱电工合金有限公司 | 一种铜钨/铜合金整体触头及其制备方法 |
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