CN111029179A - 一种低压电器用触头材料与铜复合方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种低压电器用触头材料与铜的覆合方法，如下：将触头材料表面进行喷砂处理，然后采用冷喷涂机，在料罐加入铜粉和不锈钢球，将铜粉和不锈钢球的混合体喷向触头材料的表面，喷涂后的触头材料在保护气氛下烧结，制成表面覆合铜的触头材料。本发明不仅能够快速、经济的在触头带材上覆铜层，而且对于AgW、AgWC、AgWCC这类采用熔渗法或粉末冶金法单粒制备的触头也能高效、低成本的覆上铜层。

Description

一种低压电器用触头材料与铜复合方法
技术领域
本发明涉及低压电器用触头材料的制造领域，具体涉及一种低压电器用触头材料与铜的覆合方法。
背景技术
触头是低压电器的核心元件，起着接通、载流和分断电流的作用。触头材料的发展一直伴随着各种节银方法的实施，其中最普遍的就是采用银合金/铜复合的方式节银，其结构如图1所示，一般可节银50％以上。银合金/铜复合工艺多采用粉末冶金法和热轧覆合法。
粉末冶金法是将银合金粉、铜粉压制成两层的坯料，经过烧结、复压、复烧得到最终产品。这种方法制备的触点密度不高，一般只能达到相对密度的95％左右，在后续的焊接过程中存在着起泡的风险；另外，采用粉末冶金法制备的触点银层和铜层都无法做的很薄，而且银层中容易混入铜颗粒、铜层中容易混入银颗粒，造成产品性能的下降。
热轧覆合法是将铜带材和触头带材在加热到一定温度后，用轧机进行大变形量轧制，将两种材料轧制成一体的工艺。此方法存在着成材率低、不利于触头加工过程中产生的边角料的回收、无法对单粒加工的触头材料复合等诸多不利因素。
无论是粉末冶金法还是热轧覆合法都无法对AgW、AgWC、AgMo这类采用熔渗法制备的触头材料进行复合，而这些材料广泛应用于低压断路器产品，由于其银含量高，导致其价格居高不下。
发明内容
基于以上不足之处，本发明的目的是提供一种低压电器用触头材料与铜的覆合方法，能够有效降低成本，可靠性高。
本发明的技术方案是这样实现的：一种低压电器用触头材料与铜的覆合方法，如下：将触头材料表面进行喷砂处理，然后采用冷喷涂机，在料罐加入铜粉和不锈钢球，将铜粉和不锈钢球的混合体喷向触头材料的表面，喷涂后的触头材料在保护气氛下烧结，制成表面覆合铜的触头材料。
本发明还具有如下技术特征：
1、所述的铜粉平均粒度1μm，不锈钢球的直径为0.5-1mm。
2、所述的铜粉与不锈钢球的重量比为1：1-2。
3、喷涂时，储气罐气体压力1.0-1.5MPa，冷喷涂机与触头材料相对移动速度为2-6mm/s，送气温度15-350℃，喷枪距离触头材料表面为15-30mm。
4、喷涂后的触头材料在保护气氛下，500-750℃烧结1-2h。
5、所述的触头材料为熔渗法或粉末冶金法制备的单粒触头。
本发明具有如下有益效果及优点：本发明的方法是利用高压气体通过缩放管产生超音速流动，将粉末粒子从轴向送入高速气流中，经加速后，通过较大的塑性变形而沉积于基体表面上形成涂层。冷喷涂可以在室温或低于粉末熔点的温度喷涂，与热喷涂技术相比，冷喷涂的粒子没有熔化，涂层对基体的热影响很小，使得涂层与基体间的热应力减少，并且冷喷涂层层间应力较低，且主要是压应力，有利于沉积较厚的涂层。本发明将一定重量的不锈钢球加入到喷涂铜粉中，使不锈钢球和铜粉同时向触头材料基体撞击，由于钢球较重，无法得到足够的加速度，所以不会产生使其变形的速度，不会镶嵌到铜层中，只会产生类似喷丸的效果，使喷涂层密度增加。本发明的一次喷涂效果相当于原有技术的多次喷涂、多次喷丸、多次烧结的效果。而且后续的一次低温烧结就能实现铜层的致密化。本发明不仅能够快速、经济的在触头带材上覆铜层，而且对于AgW、AgWC、AgWCC这类采用熔渗法或粉末冶金法单粒制备的触头也能高效、低成本的覆上铜层。
附图说明
图1为银合金/铜复合触头；
图2为本发明的喷涂原理图。
其中1、银合金，2、铜，3、前气室，4、送粉口，5、高压气入口，6、拉瓦尔喷嘴，7、射流，8、涂层，9、基体。
具体实施方式
下面根据说明书附图举例对本发明做进一步说明：
实施例1
步骤一、将1000×70×1.0mm的AgZnO带材固定到夹具上，对其准备覆铜表面进行喷砂处理5-10s；
步骤二、在冷喷涂机料罐加入平均粒度1μm的铜粉和直径0.5mm的不锈钢球，重量比为1：2。
步骤三、如图2所示，启动空压机，当储气罐气体压力达到1.0MPa时，启动冷喷涂机，将铜粉和不锈钢球的混合体喷向触头的表面，夹具的移动速度为2mm/s，送气温度350℃，喷枪距离带材表面为15mm；
步骤四、喷涂后的带材在氩气保护下进行750℃、1h的烧结，得到带有Cu层的AgZnO带材，其厚度为2.0mm厚。其中铜层厚度为1mm，节银40％以上。
实施例2
步骤一、将6×4×1.5mm的AgWC40触点固定到夹料盘上，每盘300个，多个夹料盘放到传输带上，对AgWC40触点准备覆铜面进行喷砂10-15s；
步骤二、在冷喷涂机料罐加入平均粒度50μm的铜粉和直径1mm的不锈钢球，重量比为1：1。
步骤三、如图2所示，启动空压机，当储气罐气体压力达到1.2MPa时，启动冷喷涂机，将铜粉和不锈钢球的混合体喷向触头的表面，夹具的移动速度为6mm/s，送气温度350℃，喷枪距离带材表面为30mm；
步骤四、喷涂后的带材在氩气保护下进行500℃、2h的烧结，得到6×4×2.5mm的AgWC40/Cu触头。其中铜层厚度为1mm，节银30％以上。
实施例3
步骤一、将5×7.5×1.5mm的AgWC12C3触点固定到夹料盘上，每盘300个，多个夹料盘放到传输带上，对AgWC40触点准备覆铜面进行喷砂10-15s；
步骤二、在冷喷涂机料罐加入平均粒度25μm的铜粉和直径1mm的不锈钢球，重量比为1：2。
步骤三、如图2所示，启动空压机，当储气罐气体压力达到1.5MPa时，启动冷喷涂机，将铜粉和不锈钢球的混合体喷向触头的表面，夹具的移动速度为5mm/s，送气温度200℃，喷枪距离带材表面为20mm；
步骤四、喷涂后的带材在氩气保护下进行600℃、1.5h的烧结，得到5×7.5×2mm的AgWC12C3/Cu触头。其中铜层厚度为0.5mm，节银20％以上。

Claims (6)

1.一种低压电器用触头材料与铜的覆合方法，其特征在于，方法如下：将触头材料表面进行喷砂处理，然后采用冷喷涂机，在料罐加入铜粉和不锈钢球，将铜粉和不锈钢球的混合体喷向触头材料的表面，喷涂后的触头材料在保护气氛下烧结，制成表面覆合铜的触头材料。
2.根据权利要求1所述的一种低压电器用触头材料与铜的覆合方法，其特征在于：所述的铜粉平均粒度1μm，不锈钢球的直径为0.5-1mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种低压电器用触头材料与铜的覆合方法，其特征在于：所述的铜粉与不锈钢球的重量比为1：1-2。
4.根据权利要求3所述的一种低压电器用触头材料与铜的覆合方法，其特征在于：喷涂时，储气罐气体压力1.0-1.5MPa，冷喷涂机与触头材料相对移动速度为0.5-10mm/s，送气温度15-350℃，喷枪距离触头材料表面为15-30mm。
5.根据权利要求4所述的一种低压电器用触头材料与铜的覆合方法，其特征在于：喷涂后的触头材料在保护气氛下，500-750℃烧结1-2h。
6.根据权利要求1-2、4-5任一项所述的一种低压电器用触头材料与铜的覆合方法，其特征在于：所述的触头材料为熔渗法或粉末冶金法制备的单粒触头。
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