CN109243872A - 一种银石墨基电触头及其制备方法 - Google Patents

一种银石墨基电触头及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种银石墨基电触头，包括以下成分：石墨≤5%，氧化锂<0.5%,余量为银；其中石墨呈短纤维状，直径0.05～0.1 mm，长度≤0.5mm，银粉粒度过300目标准分样筛；一种银石墨基电触头的制备方法，将石墨、银粉按上述比例混合6～8h；按比例添加醋酸钾溶液，伴匀，烘干；得到的粉末进行热处理，热处理的温度为400℃～550℃，时间为2h，进行氢气保护，然后过250目筛，得到混合粉末；在100Mpa～300Mpa等静压压强下将混合粉末压制成坯料；在高温烧结炉中对压制成形的坯料烧结，烧结温度为850℃～900℃，烧结时间2h～4h，氢气保护；然后对烧结后的坯料进行热压，再进行热挤压，轧制成型，脱碳，冲制成触头，清洗后即可得电触头成品；本发明制备方法简单,同时具备耐电磨损性能好,电弧在其表面移动性好,灭弧性能好。

Description

一种银石墨基电触头及其制备方法
技术领域
本发明涉及基电触头的领域，尤其涉及一种抗电弧烧损性能高的银石墨基电触头及其制备方法。
背景技术
电触头材料要求具有良好的导电性、抗熔焊与耐磨损(电磨损、机械磨损)等性能,这类材料主要是以银作基体的复合材料；通常采用粉末冶金法把具备良好导电性、化学稳定性的组成(银)与高熔点、抗磨的组成配制并经烧结而成；如银一石墨、银一钨、银一氧化锌等,都是常用的触头材料；现有技术的AgC系触头的主要机制在于碳粒和大气中氧的作用,在被电弧加热的高温弧柱区域,碳粒发生显著的燃烧,形成CO气体并逸出触头基体,从而在触头表面形成多孔疏松的富银层。AgC触头的导电性能好,耐机械磨损,但不易熔焊,易加工,但存在不耐电磨损, 电弧在其表面移动性差,灭弧性能不好等问题。
发明内容
本发明目的是提供一种抗电弧烧损性能高的银石墨基电触头及其制备方法，解决了以上技术问题。
为了实现上述技术目的，达到上述的技术要求，本发明所采用的技术方案是：一种银石墨基电触头，其特征在于：包括以下成分：石墨≤5%，氧化锂&lt;0.5%,余量为银；其中石墨呈短纤维状，直径0.05～0.1 mm， 长度≤0.5mm，银粉粒度过300目标准分样筛。
一种银石墨基电触头的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤a、按上述比例备好石墨、银；将石墨、银粉按上述比例混合6～8h；
步骤b、按比例添加醋酸钾溶液，伴匀，烘干；得到的粉末进行热处理 ，热处理的温度为400℃～550℃，时间为2h，进行氢气保护，然后过250目筛，得到混合粉末；
步骤c、在100Mpa～300Mpa等静压压强下将混合粉末压制成坯料；
步骤d、在高温烧结炉中对压制成形的坯料烧结，烧结温度为850℃～900℃，烧结时间2h～4h，氢气保护；
步骤e、对烧结后的坯料进行热压，热压温度为600℃，压力为60～100Mpa；
步骤f、热挤压，坯料在中频炉加热温度为750℃～800℃，挤压模具的预热温度为300℃～450℃，挤压速度为2m/min～8m/min,挤压比为80～140；
步骤g、轧制，挤压后的带材轧制成需要的厚度，厚度范围0.5～3mm；
步骤h、板材脱碳，在温度为750℃的环境下脱碳10分钟；
步骤i、冲制成触头，清洗后即可得电触头成品。
优选的：所述的步骤b中的醋酸钾溶液含量≤1wt%，折合成氧化锂的含量小于0.5wt%。
本发明的有益效果；一种银石墨基电触头及其制备方法，其组成成分包括石墨≤5%，氧化锂&lt;0.5%,余量为银；其中氧化锂来自于醋酸锂，其制备方法先将石墨与银粉按比例混合6-8h后，再按比例添加醋酸锂；金属锂具有功函数低的特点，锂的电子逸出功是2.28电子伏特，银的逸出功是4.63电子伏特；当电极间电压高于燃弧电压时，电极开始起弧，由于锂或氧化锂的电子逸出功远低于银的电子逸出功，而锂均匀分布于触头表面，触头材料表面就有多处起弧，电弧分散，每一处的电弧能量降低，通过基体材料迅速将热导走冷却电弧，这样起到提高材料的的抗电弧能力；本发明制备方法简单,同时具备耐电磨损性能好,电弧在其表面移动性好,灭弧性能好等优点。
具体实施方式
为了使本发明的发明目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明；
一种银石墨基电触头，其特征在于：包括以下成分：石墨≤5%，氧化锂&lt;0.5%,余量为银；其中石墨呈短纤维状，直径0.05～0.1 mm， 长度≤0.5mm，银粉粒度过300目标准分样筛。
一种银石墨基电触头的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤a、按上述比例备好石墨、银；将石墨、银粉按上述比例混合6～8h；
步骤b、添加醋酸钾溶液，伴匀，烘干；得到的粉末进行热处理 ，热处理的温度为400℃～550℃，时间为2h，进行氢气保护，然后过250目筛，得到混合粉末；
步骤c、在100Mpa～300Mpa等静压压强下将混合粉末压制成坯料；
步骤d、在高温烧结炉中对压制成形的坯料烧结，烧结温度为850℃～900℃，烧结时间2h～4h，氢气保护；
步骤e、对烧结后的坯料进行热压，热压温度为600℃，压力为60～100Mpa；
步骤f、热挤压，坯料在中频炉加热温度为750℃～800℃，挤压模具的预热温度为300℃～450℃，挤压速度为2m/min～8m/min,挤压比为80～140；
步骤g、轧制，挤压后的带材轧制成需要的厚度，厚度范围0.5～3mm；
步骤h、板材脱碳，在温度为750℃的环境下脱碳10分钟；
步骤i、冲制成触头，清洗后即可得电触头成品。
所述的步骤b中的醋酸钾溶液含量≤1wt%，折合成氧化锂的含量小于0.5wt%。
本发明的具体实施：
表1 银触头材料的物理性能
产品名称 石墨含量 密度（g/cm<sup>3</sup>） 硬度Hv10 电阻度μΩ.cm 备注
银石墨纤维3 3% 8.98 80～84 ≤2.25 挤压工艺
银石墨3 3% 9.1 38～42 ≤2.2 挤压工艺
银石墨纤维5 5% 8.24 72～80 ≤2.55 挤压工艺
银石墨5 5% 8.6 30～35 ≤2.50 挤压工艺
表2 银触头材料的电磨损性能
从表中可以看出，银石墨纤维3磨损量远小于常规的银石墨3。
案例1：取石墨4.4kg，醋酸钾溶液0.6kg(其中含氧化锂0.3kg),银95kg；先将石墨、银粉按上述比例混合6h；再添加醋酸钾溶液，伴匀，烘干；得到的粉末进行热处理 ，热处理的温度为400℃，时间为2h，进行氢气保护，然后过250目筛，得到混合粉末；接着在100Mpa等静压压强下将混合粉末压制成坯料；在高温烧结炉中对压制成形的坯料烧结，烧结温度为850℃，烧结时间2h，氢气保护；再对烧结后的坯料进行热压，热压温度为600℃，压力为60Mpa；然后进行热挤压，坯料在中频炉加热温度为750℃，挤压模具的预热温度为300℃，挤压速度为2m/min,挤压比为80；挤压后的带材轧制厚度为0.5mm；再在温度为750℃的环境下脱碳10分钟；最后冲制成触头，清洗后即可得电触头成品。
该制备方法获得的银石墨基电触头，锂均匀分布于触头表面，触头材料表面就有多处起弧，电弧分散，每一处的电弧能量降低，通过基体材料迅速将热导走冷却电弧，抗电弧烧损性能高。
案例2：取石墨5kg，醋酸钾溶液1kg(其中含氧化锂0.5kg),银94kg；先将石墨、银粉按上述比例混合8h；再添加醋酸钾溶液，伴匀，烘干；得到的粉末进行热处理 ，热处理的温度为550℃，时间为2h，进行氢气保护，然后过250目筛，得到混合粉末；接着在300Mpa等静压压强下将混合粉末压制成坯料；在高温烧结炉中对压制成形的坯料烧结，烧结温度为900℃，烧结时间4h，氢气保护；再对烧结后的坯料进行热压，热压温度为600℃，压力为100Mpa；然后进行热挤压，坯料在中频炉加热温度为800℃，挤压模具的预热温度为450℃，挤压速度为8m/min,挤压比为140；挤压后的带材轧制厚度为3mm；再在温度为750℃的环境下脱碳10分钟；最后冲制成触头，清洗后即可得电触头成品。
该制备方法获得的银石墨基电触头，锂均匀分布于触头表面，触头材料表面就有多处起弧，电弧分散，每一处的电弧能量降低，通过基体材料迅速将热导走冷却电弧，抗电弧烧损性能高。
案例3：取石墨3.2kg，醋酸钾溶液0.8kg(其中含氧化锂0.4kg),银96kg；先将石墨、银粉按上述比例混合7h；再添加醋酸钾溶液，伴匀，烘干；得到的粉末进行热处理 ，热处理的温度为450℃，时间为2h，进行氢气保护，然后过250目筛，得到混合粉末；接着在200Mpa等静压压强下将混合粉末压制成坯料；在高温烧结炉中对压制成形的坯料烧结，烧结温度为880℃，烧结时间3h，氢气保护；再对烧结后的坯料进行热压，热压温度为600℃，压力为80Mpa；然后进行热挤压，坯料在中频炉加热温度为780℃，挤压模具的预热温度为380℃，挤压速度为5m/min,挤压比为110；挤压后的带材轧制厚度为2mm；再在温度为750℃的环境下脱碳10分钟；最后冲制成触头，清洗后即可得电触头成品。
该制备方法获得的银石墨基电触头，锂均匀分布于触头表面，触头材料表面就有多处起弧，电弧分散，每一处的电弧能量降低，通过基体材料迅速将热导走冷却电弧，抗电弧烧损性能高。
上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的描述，而并非对实施方式的限定，对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (3)

1.一种银石墨基电触头，其特征在于：包括以下成分：石墨≤5%，氧化锂&lt;0.5%,余量为银；其中石墨呈短纤维状，直径0.05～0.1 mm， 长度≤0.5mm，银粉粒度过300目标准分样筛。
2.一种银石墨基电触头的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤a、按上述比例备好石墨、银；将石墨、银粉按上述比例混合6～8h；
步骤b、添加醋酸钾溶液，伴匀，烘干；得到的粉末进行热处理 ，热处理的温度为400℃～550℃，时间为2h，进行氢气保护，然后过250目筛，得到混合粉末；
步骤c、在100Mpa～300Mpa等静压压强下将混合粉末压制成坯料；
步骤d、在高温烧结炉中对压制成形的坯料烧结，烧结温度为850℃～900℃，烧结时间2h～4h，氢气保护；
步骤e、对烧结后的坯料进行热压，热压温度为600℃，压力为60～100Mpa；
步骤f、热挤压，坯料在中频炉加热温度为750℃～800℃，挤压模具的预热温度为300℃～450℃，挤压速度为2m/min～8m/min,挤压比为80～140；
步骤g、轧制，挤压后的带材轧制成需要的厚度，厚度范围0.5～3mm；
步骤h、板材脱碳，在温度为750℃的环境下脱碳10分钟；
步骤i、冲制成触头，清洗后即可得电触头成品。
3.根据权利要求2所述的一种银石墨基电触头的制备方法，其特征在于：所述的步骤b中的醋酸钾溶液含量≤1wt%，折合成氧化锂的含量小于0.5wt%。
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