CN106098443B - 一种高钎着率垂直纤维银石墨电触点的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高钎着率垂直纤维银石墨电触点的制备工艺，包括以下工序：（1）将含垂直纤维的银石墨丝材切片；（2）脱碳；（3）将脱碳后垂直纤维银石墨材料装入烧结炉（4）复压；（5）将压花后的垂直纤维银石墨片一切为二，获得一面为垂直纤维银石墨面，一面为脱碳银层的垂直纤维银石墨触点；（6）将切分后垂直纤维银石墨触点在研磨机内加磨料研磨抛光并甩干；（7）将甩干后垂直纤维银石墨触点用烘箱烘干即为最终成品。本发明所述工艺能使垂直纤维银石墨脱碳层发生烧结，改变脱碳层结构，消除脱碳层内部因脱碳而产生的气孔，在同等焊接条件下大幅提升脱碳型银石墨产品焊接质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种电触头材料领域，具体是高钎着率垂直纤维银石墨材料的制备工艺。
背景技术
电触点是电器开关的核心关键元件，银石墨电触点特别是垂直纤维银石墨电触点，由于其良好的导电，低而稳定的接触电阻，优良的抗熔焊能力，在国外已经被广泛应用于微型断路器及塑壳断路器中，做静触点使用。而在国内，仅在微型短路器中有小规格银石墨触点的大范围使用，在塑壳断路器中，中大规格银石墨触点推广存在一定技术困难。主要表现为：
（1）中大规格垂直纤维银石墨触点焊接钎着率不稳定。现有垂直纤维银石墨加工中通常会有脱碳及复压工序，通过高温使石墨氧化变成二氧化碳逸出，脱碳层内原先石墨所在的区域形成孔隙，脱碳层内孔隙与石墨分布、形态基本一致，分布密集且细小。复压后部分孔隙被消除，但无法彻底消除；
（2）垂直纤维银石墨触点焊接时，焊料受热熔化、脱碳层孔隙内气体受热剧烈膨胀，由于孔隙小，气体膨胀后无法快速排出，而是缓慢排出的方式持续到焊接结束；
（3）在焊接中后期，一方面膨胀的气体持续进入熔融焊料内部，另一方面熔融焊料开始冷却凝固，最终部分气体留在凝固的焊料内部，形成焊料孔隙，影响焊接钎着率；
（4）对于中大规格垂直纤维银石墨触点，由于尺寸较大，无论采用电阻焊或者感应焊的方式受热均匀性都难以保证，触点各部分温度不一致。温度高的区域，触点脱碳层孔隙对焊料层排气较多、钎着率低，焊接质量控制难度较大。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种高钎着率垂直纤维银石墨的制备工艺。通过该工艺制备的垂直纤维银石墨触点完全消除了因脱碳而产生的结构性缺陷，可以同时满足感应焊接及电阻焊的工艺要求，为中大规格垂直纤维银石墨的焊接质量、触点使用可靠性提供保障。
为实现上述目的，本发明的技术方案是
（1）切片：将含垂直纤维的银石墨丝材切片获得垂直纤维银石墨片，银石墨丝材尺寸与所制备电触点最终长宽/直径尺寸相同，垂直纤维银石墨片厚度为2*所制备电触点尺寸+预留切分刀片厚度；
（2）脱碳：将切片后垂直纤维银石墨片装入到耐高温网舟中，再将网舟推入到电阻炉中并通入氧化性气氛，设定电阻炉温度为600-720℃，保温时间为20-80分钟，在此过程中，垂直纤维银石墨片外层石墨氧化变成二氧化碳气体逸出，脱碳后形成的细小孔隙，脱碳层厚度为高钎着率垂直纤维银石墨成品厚度的5%-20%；
（3）将脱碳后垂直纤维银石墨片装入烧结炉，烧结温度800-900℃，烧结气氛为还原性气氛，烧结时间2-4小时；
（4）将烧结后垂直纤维银石墨片复压，复压压力10-12t/cm2，并在两脱碳面做标记；
（5）将脱碳后垂直纤维银石墨片在切分设备上一切为二，获得的两个厚度尺寸一致的垂直纤维银石墨片触点，切分后的垂直纤维银石墨片触点一面是当工作面的银石墨面，另一面为用于焊接的脱碳面；
（6）将切分后的垂直纤维银石墨触点在研磨机内加磨料研磨时间30-50分钟，再去除磨料抛光2-5分钟，用清水冲洗后甩干；
（7）将甩干后垂直纤维银石墨触点用烘箱烘干，烘干时间为100-150℃，时间2-3小时，得到高钎着率垂直纤维银石墨电触点。
进一步设置是步骤（2）中氧化性气氛为氧气或空气，气体流量为0.5-3m3/h。
进一步设置是步骤（3）中还原性气氛为氨分解或氢气，气体流量为0.5-2m3/h。
本发明与现有技术相比有以下优点：
现有中大规格垂直纤维银石墨加工工艺一般采用脱碳后直接复压的方式，脱碳时因石墨氧化变成二氧化碳而形成的孔隙通过直接复压难以完全消除，脱碳层内依然会遗留大部分孔隙。焊接时孔隙内气体受热膨胀，气体从脱碳层排出进入到焊料层，导致焊接质量不稳定、钎着率低。本发明在复压工序之前增加了一道高温烧结工序，烧结时，脱碳层内部纯银与孔隙重新分布，孔隙数量变少，体积变大，这种孔隙经过复压可完全消除而达到致密的效果。致密化的脱碳层，焊接时不存在孔隙气体膨胀问题，使银石墨触点，尤其是中大规格垂直纤维银石墨触点焊接质量更加稳定。而高温烧结—复压的方式也比脱碳后直接复压更有利于提高材料基体层密度，提升触点抗烧损能力。
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步介绍。
附图说明
图1 本发明工艺流程图。
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
将7x7垂直纤维银石墨丝材切片成7x7x2.5mm；然后将切片后的垂直纤维银石墨装入脱碳舟，在650℃电阻炉中氧化30分钟得到0.1mm脱碳银层；将脱碳后垂直纤维银石墨装氢气炉烧结900℃，2小时；再将烧结后复压，两面各压上花纹标记，复压压力为5.5吨；将垂直纤维银石墨片切片一切为二，得到7x7x1mm规格垂直纤维银石墨触点；将切分后垂直纤维银石墨触点研磨30分钟去除刀纹，抛光2分钟并清洗甩干；甩干后烘干温度设定120℃，3小时。制备获得的垂直纤维银石墨触点分别采用感应焊接与电阻焊接后通过超声波扫描，钎着率在88%以上。
实施例二
将8x8垂直纤维银石墨丝材切片成8x8x5.5mm；然后将切片后的垂直纤维银石墨装入脱碳舟，在600℃电阻炉中氧化50分钟得到0.2mm脱碳银层；将脱碳后垂直纤维银石墨装氢气炉烧结800℃，4小时；再将烧结后垂直纤维银石墨复压，两面各压上花纹标记，复压压力为7吨；将垂直纤维银石墨片切片一切为二，得到8x8x2.5mm规格垂直纤维银石墨触点；将切分后垂直纤维银石墨触点研磨25分钟去除刀纹，抛光2分钟并清洗甩干；甩干后烘干温度设定150℃，2.5小时。制备获得的垂直纤维银石墨触点采用分别感应焊接与电阻焊接后通过超声波扫描，钎着率在90%以上。
实施例三
将11x11垂直纤维银石墨丝材切片成11x11x4.5mm；然后将切片后的垂直纤维银石墨装入脱碳舟，在700℃电阻炉中氧化40分钟得到0.2mm脱碳银层；将脱碳后垂直纤维银石墨装氢气炉烧结880℃，4小时；再将烧结后垂直纤维银石墨复压，两面各压上花纹标记，复压压力为13吨；将垂直纤维银石墨片切片一切为二，得到11x11x2mm规格垂直纤维银石墨触点；将切分后垂直纤维银石墨触点研磨40分钟去除刀纹，抛光2分钟并清洗甩干；甩干后烘干温度设定150℃，3小时。制备获得的垂直纤维银石墨触点采用分别感应焊接与电阻焊接后通过超声波扫描，钎着率在90%以上。
Claims (1)
1.一种高钎着率垂直纤维银石墨电触点的制备工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)切片：将含垂直纤维的银石墨丝材切片获得垂直纤维银石墨片，银石墨丝材尺寸与所制备电触点最终长宽/直径尺寸相同，垂直纤维银石墨片厚度为：2*所制备电触点尺寸+预留切分刀片厚度；
(2)脱碳：将切片后垂直纤维银石墨片装入到耐高温的网舟中，再将网舟推入到电阻炉中并通入氧化性气氛，设定电阻炉温度为600-720℃，保温时间为20-80分钟，在此过程中，垂直纤维银石墨片外层石墨氧化变成二氧化碳气体逸出，脱碳后形成的细小孔隙，脱碳层厚度为高钎着率垂直纤维银石墨电触点成品厚度的5％-20％，步骤(2)中氧化性气氛为氧气或空气，气体流量为0.5-3m3/h；
(3)将脱碳后垂直纤维银石墨片装入烧结炉，烧结温度800-900℃，烧结气氛为还原性气氛，烧结时间2-4小时，步骤(3)中还原性气氛为氨分解或氢气，气体流量为0.5-2m3/h；
(4)将烧结后垂直纤维银石墨片复压，复压压力10-12t/cm2，并在两脱碳面做标记；
(5)将脱碳后垂直纤维银石墨片在切分设备上一切为二，获得的两个厚度尺寸一致的垂直纤维银石墨片触点，切分后的垂直纤维银石墨片触点一面是当工作面的银石墨面，另一面为用于焊接的脱碳面；
(6)将切分后的垂直纤维银石墨触点在研磨机内加磨料研磨时间30-50分钟，再去除磨料抛光2-5分钟，用清水冲洗后甩干；
(7)将甩干后垂直纤维银石墨触点用烘箱烘干，烘干时间为100-150℃，时间2-3小时，得到高钎着率垂直纤维银石墨电触点。
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