CN106521228A - 一种高压电气电触头材料及其制备方法 - Google Patents

一种高压电气电触头材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高压电气电触头材料及其制备方法，主要由铜粉80‑90份、锑1‑5份、锡1‑3份、铬0.5‑1份、镧0.5‑1.5份以及石墨银复合材料5‑10份组成，本发明制备工艺简单，制得的电触头材料硬度高，具有优异的耐腐蚀、抗冲击、耐高温高压的性能，适合于用在高压电气触头上，使用寿命长。

Description

一种高压电气电触头材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电气触头材料制备技术领域，具体为一种高压电气电触头材料及其制备方法。
背景技术
输变电工程中的导电连接普遍存在过热现象，尤其是户外高压隔离开关电接触部位发热缺陷易发、频发，成为一个难以治理的顽疾。据国网运检部统计，截止 2012 年底，国网公司 110（66）kV 以上等级在运开关 32.3 万组，其中 110kV 隔离开关占 58.1%，共发生缺陷 5310 次，110kV 等级开关占 55.3%，服役 5 年的设备占多数；其次，过热缺陷存在与各个厂家的产品中，这说明发热缺陷是一个共性问题，需要进行系统性的研究及治理；再次，试验统计表明，目前高压隔离开关工作电流一般仅为其额定负载电流的 60%，超过70％就可能发生过热，而异常发热占总缺陷的 35%，70%以上的动静触头存在污染和腐蚀现象，过热缺陷次数始终居各类缺陷之首，严重制约着电网的安全稳定运行。
随着电网的负荷持续增加，电连接器件发热概率也随之增加，而供电可靠性的不断提升及“状态检修管理”的实施推广，给停电消缺带来巨大困难。因此只能从隔离开关的可靠性上寻找出路，改造更换现有 32 万组隔离开关不现实，可行的措施是通过对隔离开关关键部位进行改造或采用防护材料，提升其运行可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高压电气电触头材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高压电气电触头材料,主要由铜粉80-90份、锑1-5份、锡1-3份、铬0.5-1份、镧0.5-1.5份以及石墨银复合材料5-10份组成。
优选的，电触头材料制备方法包括以下步骤：
A、将铜粉、锑、锡、铬、镧以及石墨银复合材料混合后加入球磨机中球磨，制成混合粉末；
B、将混合粉末放入模具中进行致密化处理，制成坯件；
C、将步骤C得到的坯件进行真空电弧熔炼，熔炼炉真空度1.5×10-3-2.5×10 -3 Pa，熔炼时间为10min-15min，即得到电触头材料。
优选的，所述石墨银复合材料的制备方法包括以下步骤：
A、配制复合电镀液：复合电镀液成分为：200-380g/L 的 Ag 和 KI 混合水溶液、10-30ml/L的N-乙酰-L-脯氨酸、10-30 ml/L的十二烷基葡萄糖苷和 20-40 g/L 的石墨；
B、将基体铜件放入丙酮溶液中进行超声处理，除去表面的油污，之后在混合酸中除去氧化膜；
C、将步骤B处理后的铜件作为阴极，放入步骤A的电镀液中，将银板作为阳极，电镀结束后得到石墨银复合材料。
优选的，所述步骤A中球磨机先进行低速球磨，再进行高速球磨，低速球磨转速为300-500转/分，球磨时间为5min-8min；高速球磨转速为2000-3000转/分，球磨时间为10min-15min。
优选的，所述步骤A中复合电镀液混合方法为：将Ag 和 KI 混合水溶液、N-乙酰-L-脯氨酸、十二烷基葡萄糖苷和石墨混合后加入高速搅拌机中进行混合，搅拌机转速为4000转/分，搅拌时间为20min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本发明制备工艺简单，制得的电触头材料硬度高，具有优异的耐腐蚀、抗冲击、耐高温高压的性能，适合于用在高压电气触头上，使用寿命长。
（2）本发明中的石墨银复合材料制备方法能够促进石墨颗粒均匀分布，提高了石墨银复合材料表面的平整度和致密性。
（3）本发明中的混合材料采用高低速球磨，能够提高混合材料球磨均匀性，能够进一步提高触头材料的稳定性。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
本发明提供一种技术方案：一种高压电气电触头材料,主要由铜粉80份、锑1份、锡1份、铬0.5份、镧0.5份以及石墨银复合材料5份组成。
本实施例中，电触头材料制备方法包括以下步骤：
A、将铜粉、锑、锡、铬、镧以及石墨银复合材料混合后加入球磨机中球磨，制成混合粉末；
B、将混合粉末放入模具中进行致密化处理，制成坯件；
C、将步骤C得到的坯件进行真空电弧熔炼，熔炼炉真空度1.5×10-3-Pa，熔炼时间为10min，即得到电触头材料。
本实施例中，石墨银复合材料的制备方法包括以下步骤：
A、配制复合电镀液：复合电镀液成分为：200g/L 的 Ag 和 KI 混合水溶液、10 ml/L的N-乙酰-L-脯氨酸、10 ml/L的十二烷基葡萄糖苷和 20 g/L 的石墨；复合电镀液混合方法为：将Ag 和 KI 混合水溶液、N-乙酰-L-脯氨酸、十二烷基葡萄糖苷和石墨混合后加入高速搅拌机中进行混合，搅拌机转速为4000转/分，搅拌时间为20min；
B、将基体铜件放入丙酮溶液中进行超声处理，除去表面的油污，之后在混合酸中除去氧化膜；
C、将步骤B处理后的铜件作为阴极，放入步骤A的电镀液中，将银板作为阳极，电镀结束后得到石墨银复合材料。
本实施例中，电触头材料制备方法的步骤A中球磨机先进行低速球磨，再进行高速球磨，低速球磨转速为300转/分，球磨时间为5min；高速球磨转速为2000转/分，球磨时间为10min。
实施例二：
本发明提供一种技术方案：一种高压电气电触头材料, 主要由铜粉90份、锑5份、锡3份、铬1份、镧1.5份以及石墨银复合材料10份组成。
本实施例中，电触头材料制备方法包括以下步骤：
A、将铜粉、锑、锡、铬、镧以及石墨银复合材料混合后加入球磨机中球磨，制成混合粉末；
B、将混合粉末放入模具中进行致密化处理，制成坯件；
C、将步骤C得到的坯件进行真空电弧熔炼，熔炼炉真空度2.5×10 -3 Pa，熔炼时间为15min，即得到电触头材料。
本实施例中，石墨银复合材料的制备方法包括以下步骤：
A、配制复合电镀液：复合电镀液成分为： 380g/L 的 Ag 和 KI 混合水溶液、30 ml/L的N-乙酰-L-脯氨酸、30 ml/L的十二烷基葡萄糖苷和 40 g/L 的石墨；复合电镀液混合方法为：将Ag 和 KI 混合水溶液、N-乙酰-L-脯氨酸、十二烷基葡萄糖苷和石墨混合后加入高速搅拌机中进行混合，搅拌机转速为4000转/分，搅拌时间为20min；
B、将基体铜件放入丙酮溶液中进行超声处理，除去表面的油污，之后在混合酸中除去氧化膜；
C、将步骤B处理后的铜件作为阴极，放入步骤A的电镀液中，将银板作为阳极，电镀结束后得到石墨银复合材料。
本实施例中，电触头材料制备方法的步骤A中球磨机先进行低速球磨，再进行高速球磨，低速球磨转速为500转/分，球磨时间为8min；高速球磨转速为3000转/分，球磨时间为15min。
实施例三：
本发明提供一种技术方案：一种高压电气电触头材料, 主要由铜粉82份、锑2份、锡2份、铬0.6份、镧0.7份以及石墨银复合材料6份组成。
本实施例中，电触头材料制备方法包括以下步骤：
A、将铜粉、锑、锡、铬、镧以及石墨银复合材料混合后加入球磨机中球磨，制成混合粉末；
B、将混合粉末放入模具中进行致密化处理，制成坯件；
C、将步骤C得到的坯件进行真空电弧熔炼，熔炼炉真空度1.7×10-3-Pa，熔炼时间为11min，即得到电触头材料。
本实施例中，石墨银复合材料的制备方法包括以下步骤：
A、配制复合电镀液：复合电镀液成分为：230g/L 的 Ag 和 KI 混合水溶液、15ml/L的N-乙酰-L-脯氨酸、15ml/L的十二烷基葡萄糖苷和25g/L 的石墨；复合电镀液混合方法为：将Ag 和 KI 混合水溶液、N-乙酰-L-脯氨酸、十二烷基葡萄糖苷和石墨混合后加入高速搅拌机中进行混合，搅拌机转速为4000转/分，搅拌时间为20min；
B、将基体铜件放入丙酮溶液中进行超声处理，除去表面的油污，之后在混合酸中除去氧化膜；
C、将步骤B处理后的铜件作为阴极，放入步骤A的电镀液中，将银板作为阳极，电镀结束后得到石墨银复合材料。
本实施例中，电触头材料制备方法的步骤A中球磨机先进行低速球磨，再进行高速球磨，低速球磨转速为350转/分，球磨时间为6min；高速球磨转速为2200转/分，球磨时间为11min。
实施例四：
本发明提供一种技术方案：一种高压电气电触头材料, 主要由铜粉88份、锑4份、锡2份、铬0.8份、镧1.3份以及石墨银复合材料9份组成。
本实施例中，电触头材料制备方法包括以下步骤：
A、将铜粉、锑、锡、铬、镧以及石墨银复合材料混合后加入球磨机中球磨，制成混合粉末；
B、将混合粉末放入模具中进行致密化处理，制成坯件；
C、将步骤C得到的坯件进行真空电弧熔炼，熔炼炉真空度2.3×10 -3 Pa，熔炼时间为14min，即得到电触头材料。
本实施例中，石墨银复合材料的制备方法包括以下步骤：
A、配制复合电镀液：复合电镀液成分为：350g/L 的 Ag 和 KI 混合水溶液、25ml/L的N-乙酰-L-脯氨酸、25ml/L的十二烷基葡萄糖苷和35g/L 的石墨；复合电镀液混合方法为：将Ag 和 KI 混合水溶液、N-乙酰-L-脯氨酸、十二烷基葡萄糖苷和石墨混合后加入高速搅拌机中进行混合，搅拌机转速为4000转/分，搅拌时间为20min；
B、将基体铜件放入丙酮溶液中进行超声处理，除去表面的油污，之后在混合酸中除去氧化膜；
C、将步骤B处理后的铜件作为阴极，放入步骤A的电镀液中，将银板作为阳极，电镀结束后得到石墨银复合材料。
本实施例中，电触头材料制备方法的步骤A中球磨机先进行低速球磨，再进行高速球磨，低速球磨转速为450转/分，球磨时间为7min；高速球磨转速为2800转/分，球磨时间为14min。
实施例五：
本发明提供一种技术方案：一种高压电气电触头材料, 主要由铜粉85份、锑3份、锡2份、铬0.8份、镧1份以及石墨银复合材料7份组成。
本实施例中，电触头材料制备方法包括以下步骤：
A、将铜粉、锑、锡、铬、镧以及石墨银复合材料混合后加入球磨机中球磨，制成混合粉末；
B、将混合粉末放入模具中进行致密化处理，制成坯件；
C、将步骤C得到的坯件进行真空电弧熔炼，熔炼炉真空度2×10 -3 Pa，熔炼时间为12min，即得到电触头材料。
本实施例中，石墨银复合材料的制备方法包括以下步骤：
A、配制复合电镀液：复合电镀液成分为：270g/L 的 Ag 和 KI 混合水溶液、20ml/L的N-乙酰-L-脯氨酸、20 ml/L的十二烷基葡萄糖苷和30 g/L 的石墨；复合电镀液混合方法为：将Ag 和 KI 混合水溶液、N-乙酰-L-脯氨酸、十二烷基葡萄糖苷和石墨混合后加入高速搅拌机中进行混合，搅拌机转速为4000转/分，搅拌时间为20min；
B、将基体铜件放入丙酮溶液中进行超声处理，除去表面的油污，之后在混合酸中除去氧化膜；
C、将步骤B处理后的铜件作为阴极，放入步骤A的电镀液中，将银板作为阳极，电镀结束后得到石墨银复合材料。
本实施例中，电触头材料制备方法的步骤A中球磨机先进行低速球磨，再进行高速球磨，低速球磨转速为400转/分，球磨时间为7min；高速球磨转速为2500转/分，球磨时间为13min。
实验例：
将市面上普通电触头材料与本发明各实施例制得的电触头材料进行硬度、导电性能和摩擦性能试验，得到数据如下表：
硬度（HB） 电导率（%） 摩擦系数
普通材料 25 50.5 0.009
实施例一 60 87.2 0.12
实施例二 62 86.8 0.15
实施例三 61 87.2 0.18
实施例四 61 86.3 0.21
实施例五 65 89.9 0.25
由以上表格数据可知，实施例五制得材料能够达到最佳效果。
本发明制备工艺简单，制得的电触头材料硬度高，具有优异的耐腐蚀、抗冲击、耐高温高压的性能，适合于用在高压电气触头上，使用寿命长；本发明中的石墨银复合材料制备方法能够促进石墨颗粒均匀分布，提高了石墨银复合材料表面的平整度和致密性；本发明中的混合材料采用高低速球磨，能够提高混合材料球磨均匀性，能够进一步提高触头材料的稳定性。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种高压电气电触头材料,其特征在于：主要由铜粉80-90份、锑1-5份、锡1-3份、铬0.5-1份、镧0.5-1.5份以及石墨银复合材料5-10份组成。
2.实现权利要求1所述的一种高压电气电触头材料的制备方法,其特征在于：电触头材料制备方法包括以下步骤：
A、将铜粉、锑、锡、铬、镧以及石墨银复合材料混合后加入球磨机中球磨，制成混合粉末；
B、将混合粉末放入模具中进行致密化处理，制成坯件；
C、将步骤C得到的坯件进行真空电弧熔炼，熔炼炉真空度1.5×10-3-2.5×10 -3 Pa，熔炼时间为10min-15min，即得到电触头材料。
3.根据权利要求1所述的一种高压电气电触头材料,其特征在于：所述石墨银复合材料的制备方法包括以下步骤：
A、配制复合电镀液：复合电镀液成分为：200-380g/L 的 Ag 和 KI 混合水溶液、10-30ml/L的N-乙酰-L-脯氨酸、10-30 ml/L的十二烷基葡萄糖苷和 20-40 g/L 的石墨；
B、将基体铜件放入丙酮溶液中进行超声处理，除去表面的油污，之后在混合酸中除去氧化膜；
C、将步骤B处理后的铜件作为阴极，放入步骤A的电镀液中，将银板作为阳极，电镀结束后得到石墨银复合材料。
4.根据权利要求2所述的一种高压电气电触头材料的制备方法，其特征在于：所述步骤A中球磨机先进行低速球磨，再进行高速球磨，低速球磨转速为300-500转/分，球磨时间为5min-8min；高速球磨转速为2000-3000转/分，球磨时间为10min-15min。
5.根据权利要求3所述的一种高压电气电触头材料，其特征在于：所述步骤A中复合电镀液混合方法为：将Ag 和 KI 混合水溶液、N-乙酰-L-脯氨酸、十二烷基葡萄糖苷和石墨混合后加入高速搅拌机中进行混合，搅拌机转速为4000转/分，搅拌时间为20min。
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