CN103700518A - 一种低压电器电触头材料及其制备方法 - Google Patents

一种低压电器电触头材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种低压电器电触头材料及其制备方法，其特征在于：将纳米金刚石和Ce3+铈盐的水溶液用超声波混匀为前驱物，将此前驱物在90-100℃下干燥4h，再装入瓷坩埚中，于真空烧结炉中，于600-850℃焙烧1-2h。将焙烧产物采用球磨机或气流粉碎机粉碎。将粉碎产物加入润湿剂混匀后和铜钨合金粉按比例加入三维混料机混合均匀，加到模具中热压成型，于1000℃的真空烧结炉中烧结1.5-4h。本发明的优点在于：该电触头材料含有纳米金刚石，不但具有弥散强化作用，而且具有超强的硬度和耐磨性能；金刚石的超强导热性能，能降低表面温度，能抵御熔焊和电烧蚀；金刚石上包覆有氧化铈，其电子逸出功较低，分散电弧的运动，减少电弧对触头材料的集中烧蚀；以铜代替银大大降低了成本。

Description

一种低压电器电触头材料及其制备方法
技术领域
本发明属于电触头材料技术领域，具体涉及一种含金刚石-氧化铈复合颗粒的铜基电触头材料及其制备方法
背景技术
电触头材料（Electric contact materials）是适用于电路通电或连接的导电材料。按工作电流的负荷大小分为电力工业中用的强电或中电电触头，仪器仪表、电子装置、计算机等设备中的弱电电触头。其电触头性能的好坏，主要影响电气设备、电器开关和仪器仪表运行的可靠性及使用寿命。
合格的电触头材料应具备使用寿命长、耐冲击、耐腐蚀、电阻低、导流性能好以及易焊接加工等物理性能。为达到上述目的，国内外大多采用贵金属银及合金材料制作。我们国家是少银国家，资源有限，每年要花大量的外汇进口，很难在低压电器中大规模使用。为了节约资源降低成本，保护环境，需要寻求一种符合低压电器电触头性能要求的电触头材料。
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有技术状况不足而提供的一种低压电器电触头材料及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
    将纳米金刚石和Ce3+铈盐的水溶液用超声波混匀为前驱物，将此前驱物在90-100℃下干燥4h，再装入瓷坩埚中，于真空烧结炉中，于600-850℃焙烧1-2h。将焙烧产物采用球磨机或气流粉碎机粉碎。将焙烧产物加入润湿剂混匀后和铜钨粉，临时粘合剂按比例加入三维混料机混合均匀，用造粒机进行造粒，粒度可控制在20-100目。造粒后加到模具中热压成型，于1000℃的真空烧结炉中烧结1.5-4h。
 
本发明的金刚石-氧化铈复合颗粒的内核为金刚石，包覆层为氧化铈壳，其中含氧化铈壳的质量为金刚石质量的0.05%-2%。
    所述复合颗粒的粒径为50-100nm。
    所述的电触头材料的组成质量分数为金刚石-氧化铈复合颗粒占铜钨合金粉的0.05%-1%。
本发明的优点在于：
该电触头材料含有纳米金刚石不但具有弥散强化作用，而且具有超强的硬度和耐磨性能；金刚石的超强导热性能，能降低表面温度，能抵御熔焊和电烧蚀；金刚石上包覆有氧化铈，其电子逸出功较低，分散电弧的运动，减少电弧对触头材料的集中烧蚀；以铜代替银大大降低了成本。
本发明的特点是：
1、内核为金刚石而不是其他形式的，其超细粉末具有晶相稳定，硬度高，尺寸分布窄等优点，其莫氏硬度为10，是世界上最硬的物质，加入后具有弥散强化作用又具有超强的耐磨性；
2、外壳为氧化铈，稀土氧化铈的电子逸出功较低，分散电弧的运动，减少电弧对触头材料的集中烧蚀； 
3、金刚石上包覆有氧化铈，氧化铈为软磨料，避免了金刚石对和触头材料接触的材料的过度磨损；
4、通过造粒使得金刚石氧化铈核壳复合颗粒在铜钨合金中分布均匀，发挥了各自的优点。  
具体实施方式
本发明以下结合实施例做进一步描述：
 实施例1
将硝酸铈用水溶解配成0.5mol/L的水溶液，将金刚石颗粒和硝酸铈的水溶液一起加入球磨机，用刚玉球球磨分散1h，将此混合物用红外干燥箱在95℃下干燥4h，再装入瓷坩埚中，通氮气或氩气保护，与650℃焙烧3h。其焙烧产物粉碎后即为金刚石-氧化铈复合颗粒。
将金刚石-氧化铈复合颗粒加入到三维混料机中，加入润湿剂，混合10分钟，加入铜钨合金粉，造粒混合2h，即为成型料。将成型料加入到模具中，与压机上热压成型。成型后的试块装入高温真空烧结炉中，通氩气于1000℃烧结2h。
实施例2
将硝酸铈用水溶解配成0.5mol/L的水溶液，将金刚石颗粒和硝酸铈的水溶液一起加入球磨机，用刚玉球球磨分散1h，将此混合物用红外干燥箱在90℃下干燥4h，再装入瓷坩埚中，在真空烧结炉中，与750℃焙烧2h。其焙烧产物粉碎后即为金刚石-氧化铈复合颗粒。
将金刚石-氧化铈复合颗粒加入到三维混料机中，加入润湿剂，混合10分钟，加入铜钨合金粉，混合2h，即为成型料。将成型料加入到模具中，与压机上热压成型。成型后的试块装入高温真空烧结炉中，通氩气于850℃烧结2h。
实施例3
将碳酸铈和金刚石颗粒用水调成乳膏状一起加入球磨机，用刚玉球球磨分散1h，将此混合物用红外干燥箱在100℃下干燥4h，再装入氧化铝坩埚中，通氩气保护，与580-1000℃焙烧1-8h。
将焙烧产物用刚玉球在球磨机中球磨或雷蒙磨气流粉碎机加工，破碎焙烧过程产生的连晶。
得到产物氧化铈占金刚石的质量百分比为1%。
将金刚石-氧化铈复合颗粒加入到三维混料机中，加入润湿剂，混合10分钟，加入铜钨合金粉，混合2h，即为成型料。将成型料加入到模具中，与压机上热压成型。成型后的试块装入高温真空烧结炉中，通氩气于950℃烧结2h。

Claims (4)

1.一种低压电器电触头材料及其制备方法，其特征在于：该电触头材料是由金刚石-氧化铈核壳复合颗粒和铜钨合金组成；是由以下方法制备而成的：将纳米金刚石和Ce3+铈盐的水溶液用超声波混匀为前驱物，将此前驱物在90-100℃下干燥4h，再装入瓷坩埚中，于真空烧结炉中，在600-850℃焙烧1-2h；将焙烧产物粉碎；将粉碎后的焙烧产物加入润湿剂混匀后和铜钨合金粉按比例加入三维混料机混合均匀，将混合料造粒后加到模具中热压成型，于1000℃的真空烧结炉中烧结1.5-4h。
2.根据权利1所述的电触头材料的金刚石-氧化铈复合颗粒的内核为金刚石，包覆层为氧化铈壳，其中氧化铈壳的质量为金刚石质量的0.05%-2%。
3.根据权利1所述的电触头材料的金刚石-氧化铈复合颗粒其特征在于该复合颗粒的粒径为50-100nm。
4.根据权利1所述的电触头材料的组成，其质量分数为金刚石-氧化铈复合颗粒占铜钨合金粉的0.05%-1%。
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