CN104209520A - 一种电触头的制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种电触头的制作方法，采用高分子聚合物溶于有机溶剂制备的液态材料作为造孔剂，通过该造孔剂消除闭孔，通过消除闭孔，同时引入均匀联通的孔隙网络来提升骨架熔渗性能，为导电金属液体的流动创造更通畅的通道，使其更充分的渗透骨架，以获得组织更均匀致密，结合更牢固的熔渗电触头产品。上述消除骨架中闭孔，形成均匀联通的孔隙网络，是通过在粉体制作过程中引入液态造孔剂，待骨架成型之后将其脱除的方式达到的。可通过调节造孔剂加入量及加入方式，来调制骨架中孔隙的形态，以适应不同熔渗体系的需要。本方法所用造孔剂是一种液态材料，可在特定温度下完全气化脱除，不会在骨架中形成液态或固态的残余，以保障骨架具有良好的熔渗性。
Description
技术领域
本发明涉及一种电触头的制造工艺，尤其是一种电触头的制作方法。
背景技术
现阶段低压电器领域使用的触头材料通常为导电金属（如Ag、Cu等）与增强相颗粒（如W、WC、Mo等）复合而成的假合金。其中以AgW、AgWC、CuW、CuWC及CuMo为代表的触头材料，采用粉末冶金熔渗工艺生产，因其耐烧损能力强等特点被广泛应用于各型低压断路器及接触器。
该种触头材料的耐电弧烧损性能主要由其组织内部W或WC等增强相主导：增强相的加入在材料基体中引入颗粒增强效应，使得触头材料基体结合强度上升，不易被电弧击碎；同时，由于增强相颗粒采用难熔金属或其化合物，耐磨性好，熔点、沸点较高，大大提高了触头材料抵抗电弧烧损的能力。
试验表明：一方面，该种触头材料耐烧损性能与其组织内部导电金属与增强相颗粒的结合程度密切相关。另一方面，熔渗是该种材料生产过程中的关键环节，熔渗过程的优劣直接影响材料内部组织结合的强弱。因此，改善材料熔渗性，将显著增强其内部组织结合，从而大幅提升其耐电弧烧损能力。
常规的熔渗工艺在混粉时通常不使用造孔剂或使用粉末状固态造孔剂。由于固态粉末无法将骨架粉体相互隔离，所以骨架粉体颗粒在压制时相互接触啮合，很容易将空气封闭其中形成闭孔。熔渗过程中，这种闭孔与外界隔离，周围没有通道供导电金属渗入，同时扩散作用也无法在短暂的熔渗过程中将闭孔完全消除。最终闭孔保留在产品中成为缺陷，降低了产品组织结合强度。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供一种通过消除闭孔，同时引入均匀联通的孔隙网络来提升骨架熔渗性能，以获得组织更均匀致密，结合更牢固的熔渗电触头产品的方法，本发明采用的技术解决方案是：
一种电触头的制作方法，包括以下步骤：
（1）制备骨架粉：将诱导金属粉体与难熔金属或难熔金属碳化物粉体混合，形成骨架粉；
（2）制备液态造孔剂：首先将有机溶剂置于水浴加热搅拌器中，温度为50~80℃，并设置转速为为100~500rpm，然后连续缓慢加入高分子聚合物，持续5-60分钟，保温1-2小时后直至完全溶解；
（3）添加液态造孔剂：首先将骨架粉置于搅拌器中，再将0.1%-10%的液态造孔剂倒入搅拌器上方不锈钢容器中，开启搅拌器，速度设置为10-50rpm，然后放开容器下方龙头，向搅拌器中匀速滴入液态造孔剂，流速为0.5~2L/min，搅拌5~60min，烘干脱除有机溶剂后过筛后得到粉体；
（4）将上述粉体按图纸要求压制成骨架；
（5）烧结：在还原气氛下，将骨架置于烧结炉中烧结，300-600℃烧结1-5小时，使造孔剂彻底脱除，在骨架中形成均匀联通的孔隙网络；
（6）熔渗：在烧结后的骨架下面附着导电金属片，置于烧结炉中烧结，1050-1150℃烧结0.5-1小时，使导电金属渗入骨架；
（7）复压、清洗：将熔渗过的骨架复压，清洗，最终得所述的电触头。
所述的一种电触头的制作方法，所述的诱导金属粉体为银或铜。
所述的一种电触头的制作方法，：所述的难熔金属或难熔金属碳化物粉体为钨、碳化钨、钼或碳化钼。
所述的一种电触头的制作方法，所述的有机溶剂为异丙醇。
所述的一种电触头的制作方法，所述的高分子聚合物为聚丙烯酸酯。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种电触头的制造方法，采用高分子聚合物溶于有机溶剂制备的液态材料作为造孔剂，通过该造孔剂消除闭孔，通过消除闭孔，同时引入均匀联通的孔隙网络来提升骨架熔渗性能，为导电金属液体的流动创造更通畅的通道，使其更充分的渗透骨架，以获得组织更均匀致密，结合更牢固的熔渗电触头产品。上述消除骨架中闭孔，形成均匀联通的孔隙网络，是通过在粉体制作过程中引入液态造孔剂，待骨架成型之后将其脱除的方式达到的。可通过调节造孔剂加入量及加入方式，来调制骨架中孔隙的形态（粗细，分布等），以适应不同熔渗体系的需要。本方法所用造孔剂是一种液态材料，可在特定温度下完全气化脱除，不会在骨架中形成液态或固态的残余，以保障骨架具有良好的熔渗性。
造孔剂的加入量主要影响孔隙的粗细。造孔剂加入量越多，骨架中孔隙越粗大，液态导电金属的流动通道更宽阔，更容易渗透组织。但造孔剂加入过多会导致组织内导电金属聚集过大，形成缺陷。故本发明所述方法中的造孔剂加入量，是通过多次实验得出的既能使液态导电金属的流动通道更宽阔，更容易渗透组织，又不会导致组织内导电金属聚集过大，形成缺陷的最佳用量。
造孔剂加入时，搅拌速度越快、时间越久，造孔剂与粉体混合均匀程度越好，理想状态下对产品性能提升越高。但造孔剂与粉体过度混合会降低粉体流动性，增加压制工艺复杂程度，同时也将增加骨架熔渗难度，延长产品熔渗时间。上述情况将导致产品加工费用上升，增加客户采购成本。故本发明所述方法，其造孔剂加入时的搅拌速度及搅拌时间，是通过多方便考虑得出的最佳的方案。
附图说明
图1为发明电触头断口扫描电镜图。
图2为本发明工艺流程图。
图3为本发明工艺与常规熔渗工艺中孔隙的形成机制对比图。
具体实施方式：
实施例一：
制备液态造孔剂：首先将异丙醇置于水浴加热搅拌器中，温度为50℃，并设置转速为为100rpm，然后连续缓慢加入聚丙烯酸酯，持续5分钟，保温1小时后直至完全溶解；
制备AgW50电触头产品，：将Ag粉及W粉按照30:70的质量比混合成骨架粉。将骨架粉置于搅拌器中，开启搅拌器，速度设置为10rpm，，然后放开容器下方龙头，向搅拌器中匀速滴入3%wt液态造孔剂，流速为0.5L/min，搅拌5min，后过筛烘干。将烘干粉体按照图纸规格在专用模具内压制成骨架。将骨架排布在石墨板上，置入烧结炉，氢气气氛保护下，300℃烧结1小时，脱除造孔剂，在骨架中形成均匀联通的孔隙网络，将骨架冷却后取出，再次排布在石墨板上，骨架下附特定重量Ag片，Ag片形状与骨架焊接面形状相近。将排好的骨架置入烧结炉，氢气气氛保护下，1050℃烧结0.5小时。将熔渗后的产品复压、清洗、烘干，得到最终产品。
实施例二：
制备液态造孔剂：首先将异丙醇置于水浴加热搅拌器中，温度为70℃，并设置转速为为300rpm，然后连续缓慢加入聚丙烯酸酯，持续30分钟，保温1小时后直至完全溶解；
制作AgWC40产品，将Ag粉及WC粉按照50:50的质量比混合成骨架粉。将骨架粉置于搅拌器中，开启搅拌器，速度设置为30rpm，然后放开容器下方龙头，向搅拌器中匀速滴入5%wt液态造孔剂，流速为1L/min，搅拌30min，后过筛烘干。将烘干粉体按照图纸规格在专用模具内压制成骨架。将骨架排布在石墨板上，置入烧结炉，氢气气氛保护下，600℃烧结5小时，脱除造孔剂。将骨架冷却后取出，再次排布在石墨板上，骨架下附特定重量Ag片，Ag片形状与骨架焊接面形状相近。将排好的骨架置入烧结炉，氢气气氛保护下，1050℃烧结0.5小时。将熔渗后的产品复压、清洗、烘干，得到最终产品。
实施例三
制备液态造孔剂：首先将异丙醇置于水浴加热搅拌器中，温度为80℃，并设置转速为为400rpm，然后连续缓慢加入聚丙烯酸酯，持续0.5小时，保温2小时后直至完全溶解；
制作CuW95产品，将Cu粉及W粉按照15:85的质量比混合成骨架粉。将骨架粉置于搅拌器中，开启搅拌器，速度设置为50rpm，然后放开容器下方龙头，向搅拌器中匀速滴入0.1%wt液态造孔剂，流速为2L/min，搅拌50min，后过筛烘干。将烘干粉体按照图纸规格在专用模具内压制成骨架。将骨架排布在石墨板上，置入烧结炉，氢气气氛保护下，500℃烧结2小时，脱除造孔剂。将骨架冷却后取出，再次排布在石墨板上，骨架下附特定重量Cu片，Cu片形状与骨架焊接面形状相近。将排好的骨架置入烧结炉，氢气气氛保护下，1150℃烧结1小时。将熔渗后的产品复压、清洗、烘干，得到最终产品。
实施例四
制备液态造孔剂：首先将异丙醇置于水浴加热搅拌器中，温度为70℃，并设置转速为为500rpm，然后连续缓慢加入聚丙烯酸酯，持续1小时，保温2小时后直至完全溶解；
制作AgW75产品，将Ag粉及WC粉按照15:85的质量比混合成骨架粉。将骨架粉置于搅拌器中，开启搅拌器，速度设置为50rpm，然后放开容器下方龙头，向搅拌器中匀速滴入10%%wt液态造孔剂，流速为2L/min，搅拌50min，后过筛烘干。将烘干粉体按照图纸规格在专用模具内压制成骨架。将骨架排布在石墨板上，置入烧结炉，氢气气氛保护下，500℃烧结2小时，脱除造孔剂。将骨架冷却后取出，再次排布在石墨板上，骨架下附特定重量Ag片，Ag片形状与骨架焊接面形状相近。将排好的骨架置入烧结炉，氢气气氛保护下，1150℃烧结1小时。将熔渗后的产品复压、清洗、烘干，得到最终产品。
本发明所述方法主要通过改善产品骨架熔渗性，减少组织内部闭孔等缺陷，从而提升产品性能。图1是常规工艺及本发明工艺产品断口扫描电镜照片对比。可以看出，常规工艺产品组织内部空洞较多，组织结合疏松；而本发明工艺生产产品组织内几乎无孔，结合紧密。
Claims (5)
1. 一种电触头的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）制备骨架粉：将诱导金属粉体与难熔金属或难熔金属碳化物粉体混合，形成骨架粉；
（2）制备液态造孔剂：首先将有机溶剂置于水浴加热搅拌器中，温度为50~80℃，并设置转速为100~500rpm，然后连续缓慢加入高分子聚合物，持续5-60分钟，保温1-2小时后直至完全溶解；
（3）添加液态造孔剂：首先将骨架粉置于搅拌器中，再将0.1%-10%的液态造孔剂倒入搅拌器上方不锈钢容器中，开启搅拌器，速度设置为10-50rpm，然后放开容器下方龙头，向搅拌器中匀速滴入液态造孔剂，流速为0.5-2L/min，搅拌5~60min，烘干脱除有机溶剂后过筛后得到粉体；
（4）将上述粉体按图纸要求压制成骨架；
（5）烧结：在还原气氛下，将骨架置于烧结炉中烧结，300-600℃烧结1-5小时，使造孔剂彻底脱除，在骨架中形成均匀联通的孔隙网络；
（6）熔渗：在烧结后的骨架下面附着导电金属片，置于烧结炉中烧结，1050-1150℃烧结0.5-1小时，使导电金属渗入骨架；
（7）复压、清洗：将熔渗过的骨架复压，清洗，最终得所述的电触头。
2. 根据权利要求1所述的一种电触头的制作方法，其特征在于：所述的诱导金属粉体为银或铜。
3.根据权利要求1所述的一种电触头的制作方法，其特征在于：所述的难熔金属或难熔金属碳化物粉体为钨、碳化钨、钼或碳化钼。
4.根据权利要求1所述的一种电触头的制作方法，其特征在于：所述的有机溶剂为异丙醇。
5.根据权利要求1所述的一种电触头的制作方法，其特征在于：所述的高分子聚合物为聚丙烯酸酯。
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