CN103938048B - 碳铝钛基电触头材料及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳铝钛基电触头材料及其制备方法，属于材料领域。该电触头材料由下述重量配比的组分制备而成：Ti3AlC280～99份，粘结剂1～20份；所述粘结剂为Co、Al、Al-Co合金、Cu-Al合金、Co-Cu合金中的至少一种。该电触头材料是将Ti3AlC2和粘结剂于10～20MPa压力下压制成型，然后在真空条件下于700～1500℃保温3～6小时得到。本发明工艺简单，材料中碳铝钛与金属结合强度高，接触电阻低，抗熔焊性能好，抗电弧腐蚀能力强，适合大规模的推广应用。
Description
技术领域
本发明属于材料领域，具体涉及一种碳铝钛基电触头材料及其制备方法和用途。
背景技术
目前，电接触材料大致可以分为以下几类：铜基触头材料、贵金属基触头材料、钨基触头材料等。其中应用最为广泛且最具代表性的就是Cu-W合金以及Ag基电接触材料两大类。对于这两类触头材料而言，其中的贵金属元素如Cu、Ag、W等所占的材料重量比大，因此价格昂贵，且这些金属的资源储量有限，影响和限制了其推广应用及进一步大规模开发应用。另外，现有的触头材料所含有的金属比例过大，导致硬度不高、耐磨性差。
因此，开发一种稀贵金属含量低、导电性能良好、资源丰富、耐磨性好、成本低廉的电接触材料成为一种趋势。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种新的电接触材料及其制备方法和用途。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：碳铝钛基电触头材料，由下述重量配比的组分制备而成：Ti3AlC2(碳铝钛)80～99份，粘结剂1～20份；其中，所述粘结剂为熔点低于Ti3AlC2(碳铝钛)的金属和/或合金。
其中，所述粘结剂为Co、Al、Al-Co合金、Cu-Al合金、Co-Cu合金中的至少一种。
其中，上述碳铝钛基电触头材料，由下述重量配比的组分制备而成：Ti3AlC280～90份，粘结剂10～20份。
其中，Ti3AlC2和粘结剂的粒度为300～400目。
本发明还提供碳铝钛基电触头材料的制备方法，将Ti3AlC2和粘结剂混匀后于10～20MPa压力下压制成型，然后在真空条件下于700～1500℃保温3～6小时，即得碳铝钛基电触头材料。
其中，所述真空条件为4×10-3～5×10-3Pa的绝对压强。
本发明还提供碳铝钛基电触头材料在制备电触头中的用途。
本发明还提供碳铝钛基电触头材料制备的电触头。
本发明的有益效果是：本发明选择的金属或合金1)导电性能良好；钴、铜及铝的导电性能优异，可以大大降低电接触材料的接触电阻。2)与碳铝钛颗粒润湿性良好；碳铝钛颗粒与铜的润湿性能很差，容易形成孔隙，降低电接触材料的各项性能指标，加入铝或钴后，可与铜形成少量的中间合金，可很大程度的改善铜与碳铝钛的润湿性，减少烧结过程中的气孔率，增加致密度。3)加铜、铝主要是起粘结剂的作用，将碳铝钛颗粒之间通过粘结剂固结在一起，增加致密度。
本发明钛铝碳基电触头材料与普通的Cu-W等传统电接触材料相比，采用导电性、耐磨性良好的碳铝钛与金属或合金混合烧制成金属陶瓷，该材料中碳铝钛与金属结合强度高，接触电阻低，抗熔焊性能好，抗电弧腐蚀能力强。同时，材料的制备工艺简单可行，成本低廉，设备简单，适合工业大规模生产。
具体实施方式
本发明碳铝钛基电触头材料，由下述重量配比的组分制备而成：Ti3AlC2(碳铝钛)80～99份，粘结剂1～20份；其中，所述粘结剂为熔点低于Ti3AlC2(碳铝钛)的金属和/或合金。
其中，粘结剂为熔点低于Ti3AlC2(碳铝钛)的金属和/或合金，可以为为Cu、Al、Sn、Co、Al-Co合金、Cu-Al合金、Co-Cu合金、Cu-Sn合金、Al-Sn合金、Cu-Al-Sn合金、Cu-Al-Co合金中的至少一种。所述粘结剂优选为Co、Al、Al-Co合金、Cu-Al合金、Co-Cu合金中的至少一种；优点为：1)导电性能良好。钴、铜及铝的导电性能优异，可以大大降低电接触材料的接触电阻。2)与碳铝钛颗粒润湿性良好。碳化钛颗粒与铜的润湿性能很差，容易形成孔隙，降低电接触材料的各项性能指标，加入铝或钴后，可与铜形成少量的中间合金，可很大程度的改善铜与碳铝钛的润湿性，减少烧结过程中的气孔率，增加致密度。3)加铜、铝主要是起粘结剂的作用，将碳铝钛颗粒之间通过粘结剂固结在一起，增加致密度。
其中，上述碳铝钛基电触头材料，优选由下述重量配比的组分制备而成：Ti3AlC280～90份，粘结剂10～20份。增加粘结剂的用量使材料各相润湿性增大，实现紧密结合，增大致密度；同时可以有效提高材料韧性。
其中，Ti3AlC2和粘结剂的粒度优选为300～400目。原料如粒度过大，则颗粒表面活性较差，不利于烧结过程，需要延长烧结时间，增加成本；如粒度过小，则会在压制过程中导致气孔率增大，不利于材料的致密化。
本发明还提供碳铝钛基电触头材料的制备方法，将Ti3AlC2和粘结剂混匀后于10～20MPa压力下压制成型，然后在真空条件下于700～1500℃保温3～6小时，即得碳铝钛基电触头材料。
本领域技术人员可以理解的是，在工业生产中以及本发明所述的真空条件下并不是完全的真空，也有一定的压强，只是压强较小。本发明所述真空条件优选为4×10-3～5×10-3Pa的绝对压强。
本发明还提供碳铝钛基电触头材料在制备电触头中的用途。
本发明还提供碳铝钛基电触头材料制备的电触头。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1本发明碳铝钛基电触头材料的制备
将8g碳铝钛粉(粒度300目)与2gCo粉混匀，然后在15MPa的压力下压制成型，取出压块放进真空烧结炉中烧结，真空条件为4.5*10-3pa绝对压强，烧结温度为1200℃，保温5小时，得到碳铝钛基电触头材料。测得所得碳铝钛基电触头材料制备的性能，结果如表1所示。
实施例2本发明碳铝钛基电触头材料制备
将8g碳铝钛粉(粒度300目)与2gAl粉混匀，然后在15MPa的压力下压制成型，取出压块放进真空烧结炉中烧结，真空条件为5*10-3pa绝对压强烧结温度为1000℃，保温3小时，得到碳铝钛基电触头材料。测得所得碳铝钛基电触头材料制备的性能，结果如表1所示。
实施例3本发明碳铝钛基电触头材料的制备
将8.5g碳铝钛粉(粒度400目)与1.5gCu-Al(其中Al含量占Cu-Al合金的30wt％)合金粉混匀，然后在20MPa的压力下压制成型，取出压块放进真空烧结炉中烧结，真空条件为4.8*10-3pa绝对压强烧结温度为1000℃，保温5h，得到碳铝钛基电接触材料。测得所得碳铝钛基点接触材料制备的性能，结果如表1所示。
实施例4本发明碳铝钛基电触头材料的制备
将8g碳铝钛粉(粒度400目)与2gCu-Co(其中Cu含量占Cu-Co合金的20wt％)合金粉混匀，然后在20MPa的压力下压制成型，取出压块放进真空烧结炉中烧结，真空条件为4.7*10-3pa绝对压强烧结温度为1200℃，保温4h，得到碳铝钛基电接触材料。测得所得碳铝钛基点接触材料制备的性能，结果如表1所示。
实施例5本发明碳铝钛基电触头材料的制备
将8.2g碳铝钛粉(粒度400目)与1.8gCu-Co(其中Co含量占Co-Al合金的40wt％)合金粉混匀，然后在20MPa的压力下压制成型，取出压块放进真空烧结炉中烧结，真空条件为4.5*10-3pa绝对压强，烧结温度为1000℃，保温4h，得到碳铝钛基电接触材料。测得所得碳铝钛基点接触材料制备的性能，结果如表1所示。
表1本发明碳铝钛基电触头材料性能测定结果。
| 样品名称 | 相对密度(％) | 电阻率(μm.cm) | 抗弯强度(MPa) | 硬度(HRC) |
| 实施例1 | 99.7 | 20.1 | 38.9 | 30.2 |
| 实施例2 | 99.8 | 45.2 | 86.7 | 58.0 |
| 实施例3 | 99.8 | 35.8 | 72.3 | 53.1 |
| 实施例4 | 99.7 | 20.8 | 94.2 | 60.2 |
| 实施例5 | 99.6 | 25.4 | 56.1 | 48.0 |
Claims (5)
1.碳铝钛基电触头材料，其特征在于由下述重量配比的组分制备而成：Ti3AlC280～90份，粘结剂10～20份；Ti3AlC2和粘结剂的粒度为300～400目；其中，所述粘结剂为Cu-Al合金、或Cu-Al合金和Al。
2.根据权利要求1所述的碳铝钛基电触头材料的制备方法，其特征在于：将Ti3AlC2和粘结剂混匀后于10～20MPa压力下压制成型，然后在真空条件下于700～1500℃保温3～6小时，即得碳铝钛基电触头材料。
3.根据权利要求2所述的碳铝钛基电触头材料的制备方法，其特征在于：所述真空条件为4×10-3～5×10-3Pa的绝对压强。
4.权利要求1所述的碳铝钛基电触头材料在制备电触头中的用途。
5.由权利要求1所述的碳铝钛基电触头材料制备的电触头。
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