CN109686630A - 一种熔断器用银片 - Google Patents

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Abstract

一种熔断器用银片,包括外层的银合金及芯部的纯银,按质量比银合金包括0~10%的CdO粉,0~2.5%的Ni粉,余量为由Ag和Cu按70~75:25~30的质量比混合而成的银铜合金粉;制备方法如下:按照上述质量比称取原料,装入球磨机进行高能球磨;将球磨均匀的原料细粉放入环状钢模中,使用等静压机压制成中空素坯;取纯银使用真空熔炼设备熔炼,在模具中浇筑成银锭;将银锭与中空素胚装配,放入真空烧结炉中反应烧结形成坯锭,然后将圆形坯锭挤压成片材坯料,并将片材坯料多道次轧制,即可制得具有自灭弧能力熔体银片;本发明制备的熔体具有良好导电性能、自灭弧能力,熔点适宜且具有优良加工性能。

Description

一种熔断器用银片
技术领域
本发明涉及电工领域,具体来说是一种具有自灭弧能力的熔断器用银片。
背景技术
熔断器是根据电流超过规定值一定时间后,以其自身产生的热量使熔体熔化,从而使电路断开的原理制成的一种电流保护器。熔断器广泛应用于低压配电系统和控制系统及用电设备中,作为短路和过电流保护,是应用最普遍的保护器件之一。熔断器主要由熔体和熔管两个部分及外加填料等组成。使用时,将熔断器串联于被保护电路中,当被保护电路的电流超过规定值,并经过一定时间后,由熔体自身产生的热量熔断熔体,使电路断开,起到保护的作用。
由于银具有诸多优良性能,一直以来是熔体材料的最佳选择,但是在长期使用过程中人们发现纯银作为熔体材料仍有诸多问题。一方面纯银的价格昂贵,使电气产品的成本居高不下,大量使用贵金属银造成了资源的浪费;另一方面纯银材料本身灭弧能力较弱,作为熔体时灭弧依赖外界填充灭弧介质,熔断器灭弧能力是其主要技术指标,通常在熔断器上标出的额定电压和额定电流,实际上是指熔断器的灭弧能力,若熔体熔断时,外界填充灭弧介质失效或异常导致电弧不能及时熄灭,短路电流可能通过电弧继续形成回路,严重的会造成火灾,引起爆炸;同时纯银作为熔体材料熔点较高,电流过载时温升大熔断慢,不能很好地实现电路过负荷保护。因此开发一种具有良好导电性能,具有自灭弧能力,熔点适宜且具有优良加工性能的熔体材料,就成为熔断器制造中急需解决的工程问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题的不足,本发明提出一种熔断器用银片,制备的银片熔体具有良好导电性能、自灭弧能力,熔点适宜且具有优良加工性能。
本发明为解决上述技术问题的不足而采用的技术方案是:一种熔断器用银片,包括外层的银合金及芯部的纯银,所述银合金包括以下质量百分比的原料:0~10%的CdO粉,0~2.5%的Ni粉,余量为银铜合金粉,所述银铜合金粉由Ag和Cu按70~75:25~30的质量比混合而成。
制备方法包括以下步骤:
(1)按照权利要求1所述的质量比称取银铜合金粉、Ni粉及CdO粉,将原料装入行星球磨机进行高能球磨;
(2)将球磨均匀的原料细粉放入环状钢模中,使用等静压机压制成中空素坯;
(3)取纯银,使用真空熔炼设备熔炼纯银,在模具中浇筑成型,静置后获得与步骤(2)的中空素胚相匹配的银锭,使用车床对银锭表面进行精加工,去除杂质,并使用超声波去除油污;
(4)将步骤(3)制备的银锭与步骤(2)制备的中空素胚装配,并放入真空烧结炉中反应烧结;
(5)将步骤(4)烧结成型的坯锭放入1000t卧式挤压机,使用等速挤压将圆形坯锭挤压成片材坯料;
(6)将片材坯料多道次轧制即可制得熔断器用自灭弧熔体银片。
进一步的,所述纯银的纯度为99.99%。
进一步的,所述步骤(1)中,行星球磨机的球料比为5~6:1,球磨转速为400~480r/min,球磨时间为8~10h。
进一步的,所述步骤(2)中,环状钢模的外径为110mm,内径为100mm,成型压力为400~500MPa。
进一步的,所述步骤(3)中,真空熔炼设备的真空度0.08~0.1Pa,熔炼温度为1020~1180℃,浇筑后静置时间为20~30min,银锭的直径为100mm。
进一步的,所述步骤(4)中,烧结温度为800~850℃,保温时间为2~3h。
进一步的,所述步骤(5)中,片材坯料的宽度为8mm、厚度为4mm,所述步骤(6)中,熔体银片的厚度为0.05-0.5mm。
本发明的有益效果是:
(1)本发明由双层材料复合组成,芯部纯银材料导电性能良好,承担电路导电功能,外层银合金主要承担灭弧及降低熔体材料熔点功能:Cu与Ag熔炼形成共晶材料Ag72Cu,合金材料熔点较纯银低,流动性好,在过负荷时首先熔化,利用冶金效应包裹住芯部纯银熔体,银铜相互渗透,形成熔点较低的银铜合金,从而使熔体能在较低的温度下熔断,以实现过负荷保护;
(2)本发明自灭弧能力优异,可以减少熔断器故障电流开断时间,及时保护电路,还可以减少熔断器灭弧介质填充物,减小熔断器体积,拓展其使用领域:以AgCu为基,CdO颗粒作为增强相弥散分布于基体中,熔体熔断时电流被断开瞬间,由于电路内自感电动势的作用,在断开点将会产生电弧,在电弧作用下CdO极易分解,CdO分解时吸收大量的热量,实现电弧的冷却、熄灭;Ni元素加入可有效细化晶粒,增强了外层合金材料的热稳定性;
(3)本发明加工性能良好,能够连续生产,大大提高了生产效率和产品的成品率。
附图说明
图1是自灭弧熔体银片坯料组合图;
图2是自灭弧熔体银片沿着截面方向的剖视图;
图3是本发明与传统熔体RS309-MF/80-750熔断器开断试验对比图;
附图标记:1、外层的银合金,2、芯部的纯银。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的阐述。
实施例1
一种熔断器用银片,包括外层的银合金1及芯部的纯银2,芯部的纯银材料导电性能良好,承担电路导电功能,外层的银合金主要承担灭弧及降低熔体材料熔点功能;所述银合金包括以下质量百分比的原料:5%的CdO粉、1%的Ni粉,94%的银铜合金粉,其中,所述纯银的纯度为99.99%;所述银铜合金粉由Ag和Cu按72: 28的质量比混合而成,Cu与Ag熔炼形成共晶材料Ag72Cu,合金材料熔点较纯银低,流动性好,在过负荷时首先熔化,利用冶金效应包裹住芯部纯银熔体,银铜相互渗透,形成熔点较低的银铜合金,从而使熔体能在较低的温度下熔断,以实现过负荷保护。
制备方法包括以下步骤:
(1)按照上述质量比称取银铜合金粉、Ni粉及CdO粉,将原料装入行星球磨机进行高能球磨,其中,行星球磨机的球料比为5:1,球磨转速为400r/min,球磨时间为8h;
(2)将球磨均匀的原料细粉放入环状钢模中,使用等静压机压制成中空素坯,其中,环状钢模的外径为110mm,内径为100mm ,成型压力为400Mpa;
(3)取纯银,使用真空熔炼设备熔炼纯银,在模具中浇筑成型,静置后获得与步骤(2)的中空素胚相匹配的银锭,使用车床对银锭表面进行精加工,去除杂质,并使用超声波去除油污;真空熔炼设备的真空度0.08Pa,熔炼温度为1020℃,浇筑后静置时间为20min,银锭的直径为100mm;
(4)将步骤(3)制备的银锭与步骤(2)制备的中空素胚装配,并放入真空烧结炉中反应烧结;烧结温度为800℃,保温时间为2h;
(5)将步骤(4)烧结成型的坯锭放入1000t卧式挤压机,使用等速挤压将圆形坯锭挤压成宽度为8mm、厚度为4mm的片材坯料;
(6)将片材坯料多道次轧制至厚度为0.05mm,即可制得自灭弧熔体银片。
本发明以AgCu为基,CdO颗粒作为增强相弥散分布于基体中,熔体熔断时电流被断开瞬间,由于电路内自感电动势的作用,在断开点将会产生电弧,在电弧作用下CdO极易分解,CdO分解时吸收大量的热量,实现电弧的冷却、熄灭;Ni元素加入可有效细化晶粒,消除稀土元素Ce的偏聚,增强了外层合金材料的热稳定性;由图3可以看出,本发明的熔体自灭弧能力优异,开断时间明显低于纯银熔体的开断时间,可以减少熔断器故障电流开断时间,及时保护电路。
实施例2
一种熔断器用银片,包括外层的银合金1及芯部的纯银2,芯部的纯银材料导电性能良好,承担电路导电功能,外层的银合金主要承担灭弧及降低熔体材料熔点功能;所述银合金包括以下质量百分比的原料:10%的CdO粉、2.5%的Ni粉,87.5%的银铜合金粉,其中,所述纯银的纯度为99.99%;所述银铜合金粉由Ag和Cu按72:28的质量比混合而成,Cu与Ag熔炼形成共晶材料Ag72Cu,合金材料熔点较纯银低,流动性好,在过负荷时首先熔化,利用冶金效应包裹住芯部纯银熔体,银铜相互渗透,形成熔点较低的银铜合金,从而使熔体能在较低的温度下熔断,以实现过负荷保护;
制备方法包括以下步骤:
(1)按照上述质量比称取银铜合金粉、Ni粉及CdO粉,将原料装入行星球磨机进行高能球磨,其中,行星球磨机的球料比为6:1,球磨转速为480r/min,球磨时间为10h;
(2)将球磨均匀的原料细粉放入环状钢模中,使用等静压机压制成中空素坯,其中,环状钢模的外径为110mm,内径为100mm ,成型压力为500Mpa;
(3)取纯银,使用真空熔炼设备熔炼纯银,在模具中浇筑成型,静置后获得与步骤(2)的中空素胚相匹配的银锭,使用车床对银锭表面进行精加工,去除杂质,并使用超声波去除油污;真空熔炼设备的真空度0.1Pa,熔炼温度为1180℃,浇筑后静置时间为30min,银锭的直径为100mm;
(4)将步骤(3)制备的银锭与步骤(2)制备的中空素胚装配,并放入真空烧结炉中反应烧结;烧结温度为850℃,保温时间为2~3h;
(5)将步骤(4)烧结成型的坯锭放入1000t卧式挤压机,使用等速挤压将圆形坯锭挤压成宽度为8mm、厚度为4mm的片材坯料;
(6)将片材坯料多道次轧制至厚度为0.2mm,即可制得自灭弧熔体银片。
本发明以AgCu为基,CdO颗粒作为增强相弥散分布于基体中,熔体熔断时电流被断开瞬间,由于电路内自感电动势的作用,在断开点将会产生电弧,在电弧作用下CdO极易分解,CdO分解时吸收大量的热量,实现电弧的冷却、熄灭;由图3可以看出,本发明的熔体自灭弧能力优异,开断时间明显低于纯银熔体的开断时间,可以减少熔断器故障电流开断时间,及时保护电路。
对所公开的实施例的上述说明,仅为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种熔断器用银片,其特征在于,包括外层的银合金及芯部的纯银,所述银合金包括以下质量百分比的原料:0~10%的CdO粉,0~2.5%的Ni粉,余量为银铜合金粉,所述银铜合金粉由Ag和Cu按70~75:25~30的质量比混合而成。
2.如权利要求1所述的一种熔断器用银片,其特征在于,制备方法包括以下步骤:
(1)按照权利要求1所述的质量比称取银铜合金粉、Ni粉及CdO粉,将原料装入行星球磨机进行高能球磨;
(2)将球磨均匀的原料细粉放入环状钢模中,使用等静压机压制成中空素坯;
(3)取纯银,使用真空熔炼设备熔炼纯银,在模具中浇筑成型,静置后获得与步骤(2)的中空素胚相匹配的银锭,使用车床对银锭表面进行精加工,去除杂质,并使用超声波去除油污;
(4)将步骤(3)制备的银锭与步骤(2)制备的中空素胚装配,并放入真空烧结炉中反应烧结;
(5)将步骤(4)烧结成型的坯锭放入1000t卧式挤压机,使用等速挤压将圆形坯锭挤压成片材坯料;
(6)将片材坯料多道次轧制即可制得熔断器用自灭弧熔体银片。
3.如权利要求1所述的一种熔断器用银片,其特征在于,所述纯银的纯度为99.99%。
4.如权利要求2所述的一种熔断器用银片,其特征在于,所述步骤(1)中,行星球磨机的球料比为5~6:1,球磨转速为400~480r/min,球磨时间为8~10h。
5.如权利要求2所述的一种熔断器用银片,其特征在于,所述步骤(2)中,环状钢模的外径为110mm,内径为100mm,成型压力为400~500MPa。
6.如权利要求2所述的一种熔断器用银片,其特征在于,所述步骤(3)中,真空熔炼设备的真空度0.08~0.1Pa,熔炼温度为1020~1180℃,浇筑后静置时间为20~30min,银锭的直径为100mm。
7.如权利要求2所述的一种熔断器用银片,其特征在于,所述步骤(4)中,烧结温度为800~850℃,保温时间为2~3h。
8.如权利要求2所述的一种熔断器用银片,其特征在于,所述步骤(5)中,片材坯料的宽度为8mm、厚度为4mm,所述步骤(6)中,熔体银片的厚度为0.05-0.5mm。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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