CN106710897B - 一种铜铬复合触头的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铜铬复合触头的制备方法，包括以下步骤：(1)触头制备；(2)触头预处理：将制备好的毛坯车加工，装入高温坩埚内；(3)铜丝预处理：表层处理干净并保持新鲜表面；(4)3D复合打印：将装有触头的坩埚放入电子束3D打印设备中，纯铜丝装入设备送丝装置，将纯铜丝送入触头表面，同时电子束对铜丝进行重熔，通过送丝装置使重熔后的铜丝均匀分布于触头表面；(5)热处理；(6)成品加工。采用本发明的方法可以省去替代银铜焊料，减少贵金属的使用，还能提高铜铬触头与触头杯的焊接性能，减少铜铬触头层厚度，提高触头材料的散热性能，而且优化灭弧室焊接工艺，取代触头与触头托的焊接工序。

Description

一种铜铬复合触头的制备方法
技术领域
本发明涉及铜铬复合触头材料技术领域，具体是涉及一种铜铬复合触头的制备方法。
背景技术
高铬含量铜铬材料由于具有良好的导电、耐压、抗烧蚀等性能等广泛应用于中高压真空断路器灭弧室触头中。由于铜铬触头材料中具有较高的Cr含量，因此触头与杯座焊接过程中需要增加一层纯层触头托来提高焊接性能，同时触头与触头托焊接需要银铜焊接，工艺过程复杂并且焊接成本过高。
本发明设计针对以上问题，提出一种新的制备工艺，在铜铬触头材料生产过程中，直接增加一层纯Cu复合层来替代触头托，从而取代银铜焊接的使用同时，提高了导电杆焊接性能，从而大大优化了真空灭弧室的焊接工艺。
发明内容
本发明解决的技术问题是：现有技术中，为了提高焊接性能，触头与杯座焊接过程中需要增加一层纯层触头托，且触头与触头托焊接需要银铜焊接，工艺过程复杂并且焊接成本过高。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种铜铬复合触头的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)触头制备：采用真空熔铸、真空熔渗、电弧熔炼或混粉烧结等不同工艺制备Cr含量10～50％，致密度大于95％的铜铬触头毛坯；
(2)触头预处理：将制备好的毛坯车加工，保持新鲜干净的表面，然后装入高温坩埚内；
(3)铜丝预处理：选用直径在1-5mm的纯铜丝，将铜丝表面擦洗干净后浸入浓度为3.8-4.5％的盐酸溶液中，保持温度为36-40℃浸泡1-1.5h取出，再浸入浓度为2.5-3％的壳聚糖溶液中，保持温度为30-35℃浸泡10-20min取出，再用去离子水洗涤，用氮气吹干，保持新鲜表面；
(4)3D复合打印：将装有触头的坩埚放入电子束3D打印设备中，纯铜丝装入设备送丝装置；先预抽真空至10pa以下，然后将纯铜丝送入触头表面，同时电子束对铜丝进行重熔，通过送丝装置使重熔后的铜丝均匀分布于触头表面，形成0.01-10mm厚度重熔Cu层；
(5)热处理：对打印好的铜铬/铜复合触头在400-500℃保温1-5h，即可得到合格的铜铬/铜复合触头毛坯；
(6)成品加工：对复合触头进行成品加工，即可得到不用触头托的铜铬复合触头。
进一步地，在上述方案中，所述高温坩埚可以为石墨、钨、钼等高温材料中的任一种，高温坩埚的热导性和耐高温性好，具有优良的化学稳定性。
进一步地，在上述方案中，所述铜丝纯度为TU2及以上等级，以减少杂质干扰，提高触头材料性能。
进一步地，在上述方案中，所述电子束斑点在0.1-1mm之间，熔区温度在1100-1400℃。
进一步地，在上述方案中，所述铜丝送丝速度在3-50Kg/h。
本发明的有益效果是：采用本发明的方法可以省去银铜焊料，减少贵金属的使用，还能提高铜铬触头与触头杯的焊接性能，减少铜铬触头层厚度，提高触头材料的散热性能，而且优化灭弧室焊接工艺，取代触头与触头托的焊接工序。
附图说明
图1是本发明铜铬复合触头的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式来对本发明进行更进一步详细的说明。
实施例1
(1)触头制备：采用真空熔铸、真空熔渗、电弧熔炼或混粉烧结等不同工艺制备Cr含量10％，致密度大于95％的铜铬触头毛坯；
(2)触头预处理：将制备好的毛坯车加工，保持新鲜干净的表面，然后装入高温坩埚内，高温坩埚为石墨材料制成，高温坩埚的热导性和耐高温性好，具有优良的化学稳定性；
(3)铜丝预处理：选用直径为1mm的纯铜丝，将铜丝表面擦洗干净后浸入浓度为3.8％的盐酸溶液中，保持温度为36℃浸泡1h取出，再浸入浓度为2.5％的壳聚糖溶液中，保持温度为30℃浸泡10min取出，再用去离子水洗涤，用氮气吹干，保持新鲜表面；铜丝纯度为TU2及以上等级，以减少杂质干扰，提高触头材料性能；
(4)3D复合打印：将装有触头的坩埚放入电子束3D打印设备中，纯铜丝装入设备送丝装置；先预抽真空至10pa以下，然后将纯铜丝送入触头表面，同时电子束对铜丝进行重熔，电子束斑点在0.1mm之间，熔区温度在1100℃，铜丝送丝速度在3Kg/h，通过送丝装置使重熔后的铜丝均匀分布于触头表面，形成0.01mm厚度重熔Cu层；
(5)热处理：对打印好的铜铬/铜复合触头在400℃保温1h，即可得到合格的铜铬/铜复合触头毛坯；
(6)成品加工：对复合触头进行成品加工，即可得到不用触头托的铜铬复合触头。
实施例2
(1)触头制备：采用真空熔铸、真空熔渗、电弧熔炼或混粉烧结等不同工艺制备Cr含量30％，致密度大于95％的铜铬触头毛坯；
(2)触头预处理：将制备好的毛坯车加工，保持新鲜干净的表面，然后装入高温坩埚内，高温坩埚为钨材料制成，高温坩埚的热导性和耐高温性好，具有优良的化学稳定性；
(3)铜丝预处理：选用直径为3mm的纯铜丝，将铜丝表面擦洗干净后浸入浓度为4.15％的盐酸溶液中，保持温度为38℃浸泡1.25h取出，再浸入浓度为2.75％的壳聚糖溶液中，保持温度为32.5℃浸泡15min取出，再用去离子水洗涤，用氮气吹干，保持新鲜表面；铜丝纯度为TU2及以上等级，以减少杂质干扰，提高触头材料性能；
(4)3D复合打印：将装有触头的坩埚放入电子束3D打印设备中，纯铜丝装入设备送丝装置；先预抽真空至10pa以下，然后将纯铜丝送入触头表面，同时电子束对铜丝进行重熔，电子束斑点在0.55mm之间，熔区温度在1250℃，铜丝送丝速度在26Kg/h，通过送丝装置使重熔后的铜丝均匀分布于触头表面，形成5mm厚度重熔Cu层；
(5)热处理：对打印好的铜铬/铜复合触头在450℃保温3h，即可得到合格的铜铬/铜复合触头毛坯；
(6)成品加工：对复合触头进行成品加工，即可得到不用触头托的铜铬复合触头。
实施例3
(1)触头制备：采用真空熔铸、真空熔渗、电弧熔炼或混粉烧结等不同工艺制备Cr含量50％，致密度大于95％的铜铬触头毛坯；
(2)触头预处理：将制备好的毛坯车加工，保持新鲜干净的表面，然后装入高温坩埚内，高温坩埚为钼材料制成，高温坩埚的热导性和耐高温性好，具有优良的化学稳定性；
(3)铜丝预处理：选用直径为5mm的纯铜丝，将铜丝表面擦洗干净后浸入浓度为4.5％的盐酸溶液中，保持温度为40℃浸泡1.5h取出，再浸入浓度为3％的壳聚糖溶液中，保持温度为35℃浸泡20min取出，再用去离子水洗涤，用氮气吹干，保持新鲜表面；铜丝纯度为TU2及以上等级，以减少杂质干扰，提高触头材料性能；
(4)3D复合打印：将装有触头的坩埚放入电子束3D打印设备中，纯铜丝装入设备送丝装置；先预抽真空至10pa以下，然后将纯铜丝送入触头表面，同时电子束对铜丝进行重熔，电子束斑点在1mm之间，熔区温度在1400℃，铜丝送丝速度在50Kg/h，通过送丝装置使重熔后的铜丝均匀分布于触头表面，形成10mm厚度重熔Cu层；
(5)热处理：对打印好的铜铬/铜复合触头在500℃保温5h，即可得到合格的铜铬/铜复合触头毛坯；
(6)成品加工：对复合触头进行成品加工，即可得到不用触头托的铜铬复合触头。
以上通过优选实施方式对本发明的说明是为了解释本发明的基本原理和最佳实现方式，而非是将本发明限定在所描述的具体实施方式中。本发明的保护范围依旧由权利要求书的内容来限定。

Claims (5)

1.一种铜铬复合触头的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)触头制备：采用真空熔铸、真空熔渗、电弧熔炼或混粉烧结中的一种工艺制备Cr含量10～50％，致密度大于95％的铜铬触头毛坯；
(2)触头预处理：将制备好的毛坯车加工，保持新鲜干净的表面，然后装入高温坩埚内；
(3)铜丝预处理：选用直径在1-5mm的纯铜丝，表层处理干净并保持新鲜表面；
(4)3D复合打印：将装有触头的坩埚放入电子束3D打印设备中，纯铜丝装入设备送丝装置；先预抽真空至10pa以下，然后将纯铜丝送入触头表面，同时电子束对铜丝进行重熔，通过送丝装置使重熔后的铜丝均匀分布于触头表面，形成0.01-10mm左右厚度重熔Cu层；
(5)热处理：对打印好的铜铬/铜复合触头在400-500℃保温1-5h，即可得到合格的铜铬/铜复合触头毛坯；
(6)成品加工：对复合触头毛坯进行成品加工，即可得到不用触头托的铜铬复合触头。
2.如权利要求1所述的一种铜铬复合触头的制备方法，其特征在于，所述高温坩埚为石墨、钨、钼中的任一种高温材料。
3.如权利要求1所述的一种铜铬复合触头的制备方法，其特征在于，所述铜丝纯度为TU2及以上等级。
4.如权利要求1所述的一种铜铬复合触头的制备方法，所述电子束斑点在0.1-1mm之间，熔区温度在1100-1400℃。
5.如权利要求1所述的一种铜铬复合触头的制备方法，其特征在于，所述铜丝送丝速度在3-50Kg/h。
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