CN106024433A - 低压电器用环保铜基触头材料及其加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了低压电器用环保铜基触头材料，其特征在于所述触头材料的组成按重量百分比为：0.1%～5%的金刚石粉、0.1%～5%的合金金属、0.1%～10%的稀土氧化物或硫氧化钇，其余量为铜；所述合金金属为铝、镧、铈、钇、镍、铬、锆、铌、钒、钨中的一种或二种或二种以上的组合，所述稀土氧化物为氧化铼、氧化镧、氧化铈、氧化钇、氧化钐、氧化锆中的一种或二种或二种以上的组合。采用上述材料制成的低压电器触头，不仅具有优异的抗熔焊性能、耐磨性能和抗氧化性能，同时能够长期安全使用，并符合国际电器通用标准规定的清洁环保要求；另外，本发明还提供了低压电器用环保铜基触头材料的加工方法。

Description

低压电器用环保铜基触头材料及其加工方法
技术领域
本发明涉及一种低压电器触头材料及其加工方法。
背景技术
目前市场上低压电器触头的触头材料主要分以银为主成分的银基电触头材料和以铜为主成分的铜基电触头材料两类。以银为主成分的银基电触头材料具有良好的导电性、导热性，具有接触电阻小、抗氧化能力强等特性，如银氧化锡、银氧化锌、银镍、银稀土等触头材料。但随着国民经济的发展，低压电器不断增多，白银耗用量逐年增加，我国以及全世界的白银资源短缺而且价格昂贵，制约了银基低压电器触头材料的发展。所以以铜为主成分的铜基触头材料开始应用到低压电器行业，但是以铜为主成分的铜基触头材料的抗熔焊能力较差，耐磨度、抗氧化性能等也不足，虽然目前通过加入抗熔焊弥散强化组分可以部分解决抗熔焊问题，但这类触头长期接触使用容易磨损及氧化等，导致触头电阻不稳，从而存在安全隐患；而且触头材料中往往含有镉、铅、汞、六价铬等元素，不符合国际电器通用标准所规定的清洁环保要求。
发明内容
鉴于目前公知技术存在的问题，本发明提供了一种低压电器用环保铜基触头材料及其加工方法，用上述材料及其加工方法制得的触头具有优异的抗熔焊性能、耐磨性能和抗氧化性能，同时能够长期安全使用，并符合国际电器通用标准规定的清洁环保要求。
本发明是采取如下技术方案来实现的：
低压电器用环保铜基触头材料，其特征在于所述触头材料的组成按重量百分比为：0.1%～5%的金刚石粉、0.1%～5%的合金金属、0.1%～10%的稀土氧化物或硫氧化钇，其余量为铜；所述合金金属为铝、镧、铈、钇、镍、铬、锆、铌、钒、钨中的一种或二种或二种以上的组合，所述稀土氧化物为氧化铼、氧化镧、氧化铈、氧化钇、氧化钐、氧化锆中的一种或二种或二种以上的组合。
上述的触头材料中，金刚石粉的加入用于提高触头的整体抗耐磨度以及抗氧化性能，从而有效保证触头长时间使用也能保持触头电阻的稳定，而合金金属的加入起到提高触头硬度的作用，保证触头表面均匀磨损，触头焊合瞬间产生的连接物具有较低强度，减少接触表面及触头基体裂纹的形成与扩展，最终达到降低电弧浸蚀的作用；稀土氧化物或硫氧化钇的加入用于提高触头抗熔焊性和耐磨性，提高触头使用寿命；由于上述触头材料不含镉、铅、汞、六价铬等元素，因此能够符合国际电器通用标准即达到清洁环保的要求。
低压电器用环保铜基触头材料的加工方法，其特征在于包括以下步骤：按重量百分比将0.1%～5%的金刚石粉末、0.1%～5%的合金金属粉末、0.1%～10%的稀土氧化物或硫氧化钇粉末和其余量的铜粉末混合，通过研磨，得到200目以下超细混合粉；将上述获得的超细混合粉置入密闭容器中用冷等静压机压制成加工所需的柱状胚料，冷等静压机工作压力为200MPa～250MPa，保压3分钟；胚料在保护气体下进行烧结处理，烧结温度950℃～1200℃，时间2～3小时；烧结后的胚料通过挤压或锻造成型，再进行轧制，最后形成触头材料。
采用上述加工方法制得的触头材料，不仅强度高而且结构稳定，使触头具有优异的抗熔焊性能、耐磨性能和抗氧化性能，保证触头能够长期安全使用；另外，在加工过程中，金刚石粉还起到在高温烧结和挤压过程中易聚集产生层状结构，提高触头材料的高温强度。
具体实施方式
本发明的低压电器用环保铜基触头材料，所述触头材料的组成按重量百分比为：0.1%～5%的金刚石粉、0.1%～5%的合金金属、0.1%～10%的稀土氧化物或硫氧化钇，其余量为铜；所述合金金属为铝、镧、铈、钇、镍、铬、锆、铌、钒、钨中的一种或二种或二种以上的组合，所述稀土氧化物为氧化铼、氧化镧、氧化铈、氧化钇、氧化钐、氧化锆中的一种或二种或二种以上的组合。
本发明的低压电器用环保铜基触头材料的加工方法，其特征在于包括以下步骤：按重量百分比将0.1%～5%的金刚石粉末、0.1%～5%的合金金属粉末、0.1%～10%的稀土氧化物或硫氧化钇粉末和其余量的铜粉末混合，通过研磨，得到200目以下超细混合粉；将上述获得的超细混合粉置入密闭容器中用冷等静压机压制成加工所需的柱状胚料，冷等静压机工作压力为200MPa～250MPa，保压3分钟；胚料在保护气体下进行烧结处理，烧结温度950℃～1200℃，时间2～3小时；烧结后的胚料通过挤压或锻造成型，再进行轧制，最后形成触头材料。
实施例一：低压电器用环保铜基触头材料，其组成按重量百分比：2%金刚石粉、0.5%铝、0.5%铬、0.5%锆、1%氧化铼、1%氧化镧，其余量为铜。触头材料加工方法如下：将上述重量百分比的金刚石粉、铝、铬、锆、氧化铼、氧化镧和铜的粉末充分混合，通过研磨，得到200目以下超细混合粉；将上述获得的超细混合粉置入密闭容器中用冷等静压机压制成加工所需的柱状胚料，冷等静压机工作压力为250MPa，保压3分钟；胚料在保护气体下进行烧结处理，烧结温度1100℃，时间2小时；烧结后的胚料通过挤压或锻造成型，再进行轧制，最后形成触头材料。
实施例二：低压电器用环保铜基触头材料，其组成按重量百分比：1.5%金刚石粉、1%镍、2%硫氧化钇，其余量为铜。触头材料加工方法如下：将上述重量百分比的金刚石粉、镍、硫氧化钇和铜的粉末充分混合，通过研磨，得到200目以下超细混合粉；将上述获得的超细混合粉置入密闭容器中用冷等静压机压制成加工所需的柱状胚料，冷等静压机工作压力为200MPa，保压3分钟；胚料在保护气体下进行烧结处理，烧结温度1000℃，时间2.5小时；烧结后的胚料通过挤压或锻造成型，再进行轧制，最后形成触头材料。
通过上述实施例制得的低压电器用碳化铬铜基触头材料，其性能如下：密度≥8.6g/cm3；硬度700～900MPa；电阻率≤2.2μΩ·cm。

Claims (2)

1.低压电器用环保铜基触头材料，其特征在于所述触头材料的组成按重量百分比为：0.1%～5%的金刚石粉、0.1%～5%的合金金属、0.1%～10%的稀土氧化物或硫氧化钇，其余量为铜；所述合金金属为铝、镧、铈、钇、镍、铬、锆、铌、钒、钨中的一种或二种或二种以上的组合，所述稀土氧化物为氧化铼、氧化镧、氧化铈、氧化钇、氧化钐、氧化锆中的一种或二种或二种以上的组合。
2.低压电器用环保铜基触头材料的加工方法，其特征在于包括以下步骤：按重量百分比将0.1%～5%的金刚石粉末、0.1%～5%的合金金属粉末、0.1%～10%的稀土氧化物或硫氧化钇粉末和其余量的铜粉末混合，通过研磨，得到200目以下超细混合粉；将上述获得的超细混合粉置入密闭容器中用冷等静压机压制成加工所需的柱状胚料，冷等静压机工作压力为200MPa～250MPa，保压3分钟；胚料在保护气体下进行烧结处理，烧结温度950℃～1200℃，时间2～3小时；烧结后的胚料通过挤压或锻造成型，再进行轧制，最后形成触头材料。
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