CN104201020B - 银氧化锡氧化钙电触头的制造工艺及其产品 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种银氧化锡氧化钙电触头的制造工艺及其产品，其制造工艺过程为：熔炼、铸锭、热挤压、拉拔成合金丝材、经冷镦成型所需规格的片材、再扩散退火后经氧化处理制得电触头产品。采用本发明制备方法生产的电触头产品其特征是表面接触电阻低，具有良好的电性能、灭弧性能，抗熔焊性能强，其综合性能优良。加工方法简单，材料利用率高，有害杂质少，生产成本低，生产周期短。经济效益和社会效益特别显著。
Description
技术领域
本发明属于电触头制造技术领域，具体是指一种银氧化锡氧化钙电触头的制造工艺及其产品。
背景技术
在低压电器设备中控制电器的核心元件电触头承载着接通分断电流的繁重任务。它是保证设备安全运行及人们生命财产安全的重要保证。
目前使用电触头生产工艺无非是粉末冶金与合金内氧化法两大类生产。各触头生产商沿用合金内氧化法生产电触头产品的居多。该方法生产环节由熔炼、铸锭、表面处理、热轧覆焊接层、冷轧、冲制成型、氧化处理等过程实现。生产环节多，生产周期长，生产效率低，生产成本高，并且材料利用率低（只有38～54﹪）。材料往复周转投入，给触头基体带来更多的杂质成份，使触头基体受到污染，其性能受到严重影响。达不到预期效果及使用寿命。而现行低压电器设备使用的银氧化锡触头普遍存在温升高、表面接触电阻大的弊端，易熔焊使安全受到威胁。
因而，解决上述的缺欠和弊端有着现实和深远的重要意义和可观的经济价值。
发明内容
本发明的第一个目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种银氧化锡氧化钙电触头的制造工艺。通过该制造工艺，简化了工艺过程，从而提高了材料利用率，降低了生产成本，同时简化工艺过程使带入杂质量减少，使电触头的导电率明显提高。
本发明的另一个目的是提供一种利用上述制造方法所加工的银氧化锡氧化钙电触头产品。
为实现本发明的第一个目的，本发明的技术方案是
（1）丝材的制备：
1.1、真空熔炼浇铸获得银锡钙合金铸锭；
1.2、在保护性气体下加热温度为530℃～780℃，将步骤（1.1）所制备的银锡钙合金铸锭通过热挤压获得银锡钙合金线材；
1.3、将步骤（1.2）的银锡钙合金线材经过拉拔成φ1.5㎜～φ5㎜的银锡钙合金丝材；
（2）在冷镦机上将步骤（1）的银锡钙合金丝材与银丝剪切成小段，且纵向同轴序列并冷镦变形成直径为φ﹙2.5～10﹚㎜、厚度为δ﹙0.5～3.0﹚㎜的电触头坯件；
（3）将步骤（2）形成的电触头坯件在360℃～600℃的温度之间并有气体保护状态下去应力扩散退火（1～8）小时，然后随炉冷却80℃以下出炉，得到电触头半成品；
（4）将（3）退火后的电触头半成品装入通氧气的电炉中进行差温氧化处理：在温度500℃～700℃之间，压强为0.8Mpa～2Mpa之间氧化处理10小时～40小时；再继续升温在600℃～800℃之间连续将电炉中的触头在压强为0.8Mpa～2Mpa之间再氧化处理8小时～38小时结束后，出炉经表面处理获得电触头片材产品。
进一步设置是所述的步骤（1.1）中银锡钙合金铸锭的原料质量百分比为：锡（3～10.5）%；钙（1～8）%；钇或铈（0.01～1）%；余量为银。
进一步设置是所述的步骤（2）中的银锡钙合金丝与银丝的比率为（7～14）∶1。
进一步设置是所述步骤（1.2）保护性气体为惰性气体或氢气。
为实现本发明的第二个发明目的，其技术方案是其包括以下组分，以质量百分比计：氧化锡（3.81～13.33）％；氧化钙（1.4～11.19）％；氧化钇或氧化铈（0.013～2.54）％；余量为银。
本发明制造工艺生产的电触头产品的表面接触电阻低，具有良好的电性能、灭弧性能，抗熔焊性能强，其综合性能优良，加工方法简单，材料利用率高，有害杂质少，生产成本低，生产周期短，经济效益和社会效益特别显著。
同时在该工艺中加入碱土金属和稀土元素使其触头基体晶粒细化，物理性能进一步提高，触头基体中的碱土金属和稀土元素有其良好的灭弧性能，从而使触头的综合性能明显提升。
本发明的技术方案与现有技术相比有如下优点和有益效果：
经本发明方法加工的电触头产品金相组织均匀，晶粒细小，复层结合强度高。
与通用的冲制内氧化工艺过程熔炼、铸锭、表面处理、热轧覆焊接层、冷轧、冲制成型、再氧化处理相比，本发明的突出特点是改变了其生产工艺方法，简化了工艺过程。则是冷镦复合焊接层的片状电触头产品。冷镦制备所需尺寸规格的片状触头，再去应力扩散退火，进行差温氧化处理获得电触头产品。即省去了轧板（热轧复焊接层、冷轧）、冲制成型的工序同时也减少熔炼次数，解决了边料的往复周转，减少了由多次重复投入边脚料所带入的杂质，减少了对触头基体污染的机率，使导电率明显提高。使材料利用率大幅度提高（可达90％以上），而现行的材料利用率只有38﹪～54﹪，使生产成本明显下降。显示了突出的经济效果和社会效益。
差温氧化可缩短氧化时间，使氧化物分布均匀，贫氧化物区趋近为零，氧化物浓度表里一致，使抗磨损性能显著增强。
冷镦复合制备的电触头比冲制的电触头密度高、电阻率明显降低，使电触头在运行时表面接触电阻减小，温升得到明显改善。触头基体中的碱土金属（钙）和稀土元素（钇或铈）有其良好的灭弧性能。从而使触头的综合性能明显提升。
产品性能对比见下表：
下面结合具体实施方式对本发明做进一步介绍。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，该领域的技术工程师可根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
实施例一：
1、按组元质量配比：锡：5％；钙：1.5％；铈：0.03％；余量银。熔炼铸锭形成银锡钙合金锭。
2、将银锡钙合金锭加热经挤压成线材，再经拉拔到直径为φ1.5㎜的丝材。
3、在冷镦机上将2的丝材与银丝经冷镦机剪切成长短适宜的小段镦制复合成φ3㎜×0.8㎜的片材触头产品。
4、将3的触头产品在480℃真空状态冲入氩气的电炉中扩散退火60分钟，随炉降温至80℃取出产品。
5、将4的产品装入通氧气压力为1.2Mpa的电炉中在温度首冼为620℃氧化处理6小时，再随炉升温至700℃氧化处理6小时。随炉冷却至100℃以下出炉得之电触头成品。
实施例二：
1、按组元质量配比：锡：7％；钙：3％；铈：0.05％；余量银。熔炼铸锭形成银锡钙合金锭。
2、将银锡钙合金锭加热经挤压成线材，再经拉拔到直径为φ2.5㎜的丝材。
3、在冷镦机上将2的丝材与银丝经冷镦机剪切成长短适宜的小段镦制复合成φ5㎜×1.3㎜的片材触头产品。
4、将3的触头产品在500℃真空状态冲入氩气的电炉中扩散退火90分钟，随炉降温至80℃取出产品。
5、将4的产品装入通氧气压力为1.2Mpa的电炉中在温度首冼为630℃氧化处理18小时，再随炉升温至710℃氧化处理16小时。随炉冷却至100℃以下出炉得之电触头成品。
实施例三：
1、按组元质量配比：锡：8％；钙：4％；钇：0.02％；余量银。熔炼铸锭形成银锡钙合金锭。
2、将银锡钙合金锭加热经挤压成线材，再经拉拔到直径为φ3㎜的丝材。
3、在冷镦机上将2的丝材与银丝经冷镦机剪切成长短适宜的小段镦制复合成φ6㎜×1.5㎜的片材触头产品。
4、将3的触头产品在520℃真空状态冲入氩气的电炉中扩散退火90分钟，随炉降温至80℃取出产品。
5、将4的产品装入通氧气压力为1.2Mpa的电炉中在温度首冼为630℃氧化处理22小时，再随炉升温至720℃氧化处理20小时。随炉冷却至100℃以下出炉得之电触头成品。
实施例四：
1、按组元质量配比：锡：9％；钙：4％；钇：0.02％；余量银。熔炼铸锭形成银锡钙合金锭。
2、将银锡钙合金锭加热经挤压成线材，再经拉拔到直径为φ3.5㎜的丝材。
3、在冷镦机上将2的丝材与银丝经冷镦机剪切成长短适宜的小段镦制复合成φ8㎜×1.7㎜的片材触头产品。
4、将3的触头产品在540℃真空状态冲入氩气的电炉中扩散退火120分钟，随炉降温至80℃取出产品。
5、将4的产品装入通氧气压力为1.2Mpa的电炉中在温度首冼为650℃氧化处理26小时，再随炉升温至730℃氧化处理24小时。随炉冷却至100℃以下出炉得之电触头成品。
实施例五：
1、按组元质量配比：锡：6％；钙：3％；钇：0.03％；余量银。熔炼铸锭形成银锡钙合金锭。
2、将银锡钙合金锭加热经挤压成线材，再经拉拔到直径为φ4㎜的丝材。
3、在冷镦机上将2的丝材与银丝经冷镦机剪切成长短适宜的小段镦制复合成φ9㎜×2㎜的片材触头产品。
4、将3的触头产品在560℃真空状态冲入氩气的电炉中扩散退火150分钟，随炉降温至80℃取出产品。
5、将4的产品装入通氧气压力为1.2Mpa的电炉中在温度首冼为650℃氧化处理32小时，再随炉升温至730℃氧化处理30小时。随炉冷却至100℃以下出炉得之电触头成品。
实施例六：
1、按组元质量配比：锡：8％；钙：2％；钇：0.04％；余量银。熔炼铸锭形成银锡钙合金锭。
2、将银锡钙合金锭加热经挤压成线材，再经拉拔到直径为φ4.5㎜的丝材。
3、在冷镦机上将2的丝材与银丝经冷镦机剪切成长短适宜的小段镦制复合成φ10㎜×2㎜的片材触头产品。
4、将3的触头产品在560℃真空状态冲入氩气的电炉中扩散退火150分钟，随炉降温至80℃取出产品。
5、将4的产品装入通氧气压力为1.2Mpa的电炉中在温度首冼为650℃氧化处理32小时，再随炉升温至730℃氧化处理30小时。随炉冷却至100℃以下出炉得之电触头成品。
以上实施例的产品物理与机械性能为：电阻率：≤2.9μΩ·c㎡；密度：≥9.85g／㎝3；硬度：（HV）≥870Mpa。
Claims (4)
1.一种银氧化锡氧化钙电触头的制造工艺，其特征在于包括以下步骤：
（1）丝材的制备：
1.1、真空熔炼浇铸获得银锡钙合金铸锭，所述的步骤（1.1）中银锡钙合金铸锭的原料质量百分比为：锡3～10.5%；钙1～8%；钇或铈0.01～1%；余量为银；
1.2、在保护性气体下加热温度为530℃～780℃，将步骤（1.1）所制备的银锡钙合金铸锭通过热挤压获得银锡钙合金线材；
1.3、将步骤（1.2）的银锡钙合金线材经过拉拔成φ1.5～φ5㎜的银锡钙合金丝材；
（2）在冷镦机上将步骤（1）的银锡钙合金丝材与银丝剪切成小段，且纵向同轴序列并冷镦变形成直径为φ2.5～10㎜、厚度为δ0.5～3.0㎜的电触头坯件；
（3）将步骤（2）形成的电触头坯件在360℃～600℃的温度之间并有气体保护状态下去应力扩散退火1～8小时，然后随炉冷却80℃以下出炉，得到电触头半成品；
（4）将（3）退火后的电触头半成品装入通氧气的电炉中进行差温氧化处理：在温度500℃～700℃之间，压强为0.8Mpa～2Mpa之间氧化处理10小时～40小时；再继续升温在600℃～800℃之间连续将电炉中的触头在压强为0.8Mpa～2Mpa之间再氧化处理8小时～38小时结束后，出炉经表面处理获得电触头片材产品。
2.根据权利要求1所述的一种银氧化锡氧化钙电触头的制造工艺，其特征在于：所述的步骤（2）中的银锡钙合金丝与银丝的比率为7～14∶1。
3.根据权利要求1所述的一种银氧化锡氧化钙电触头的制造工艺，其特征在于：所述步骤（1.2）保护性气体为惰性气体或氢气。
4.一种如权利要求1-3之一所制备的银氧化锡氧化钙电触头，其特征在于其包括以下组分，以质量百分比计：氧化锡3.81～13.33％；氧化钙1.4～11.19％；氧化钇或氧化铈0.013～2.54％；余量为银。
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