CN111799116B - 一种快速成型铜铬复合触头制备方法 - Google Patents
一种快速成型铜铬复合触头制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111799116B CN111799116B CN202010575151.5A CN202010575151A CN111799116B CN 111799116 B CN111799116 B CN 111799116B CN 202010575151 A CN202010575151 A CN 202010575151A CN 111799116 B CN111799116 B CN 111799116B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- powder
- pure copper
- substrate
- copper substrate
- spraying
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H11/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches
- H01H11/04—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches of switch contacts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
- C23C24/02—Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
- C23C24/04—Impact or kinetic deposition of particles
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H11/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches
- H01H11/04—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches of switch contacts
- H01H11/048—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches of switch contacts by powder-metallurgical processes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
本发明公开了一种快速成型铜铬复合触头制备方法，属于有色金属材料制造技术领域。本发明采用双枪式冷喷涂技术将Cu、Cr粉末在高温高压下喷涂到Cu板表面，形成具有一定形状和厚度的毛坯，再将毛坯进行热处理，即可得到一种CuCr/Cu复合触头，该方法的制备工艺过程简单、生产效率高、原材料利用率高，同时可制备出CuCr/Cu复合触头，因此具有一定的市场应用潜力。
Description
技术领域
本发明属于有色金属材料制造技术领域，具体涉及一种快速成型铜铬复合触头制备方法。
背景技术
高Cr含量CuCr材料由于具有优异的导电、导热以及耐电压、抗电弧烧蚀、低截流值等特点，因此被广泛应用于中高压真空断路器中。在铜铬触头材料的工业化生产制备工艺中，目前有混粉烧结、真空熔铸、电弧熔炼和真空熔渗工艺四种。随着真空开关的小型化以及市场竞争力日异激烈，开发新的工艺，提高CuCr触头材料性能同时，还需要降低生产成本，才能满足市场需求。
专利CN110923693A公布了一种冷喷涂工艺制备Cu-Fe合金的方法；该专利介绍了一种CuFe合金的喷涂成型方法，专利主要是用于制造CuFe合金，且Fe合金的含量最高在10％，该专利的Fe作用主要是耐磨性要求，不能使用于真空开关中；专利CN109609948A专利公布了一种功能型复合冷喷涂层的制备方法，该专利主要是进行功能型复合涂层的制备工艺，虽然也采用冷喷涂技术，但其制备的冷喷涂层不复合层，每层不一致，与本专利的内部及组织结构要求以及制备主法不一样。
因此，亟需开发出的一种全新的CuCr触头制备工艺。
发明内容
针对现有的技术问题，本发明提供一种全新的快速成型铜铬复合触头制备方法，原材料为Cu、Cr粉末，并采用双枪式冷喷涂技术将Cu、Cr粉末在高温高压下喷涂到Cu板表面，形成具有一定形状和厚度的毛坯，再将毛坯进行热处理，即可得到一种CuCr/Cu复合触头。
本发明的技术方案是：一种快速成型铜铬复合触头制备方法，包括以下步骤：
(1)选用纯铜作为冷喷涂的基板，并对其表面进行去氧化和油污处理，纯铜基板形状为板状或圆片，视产品形状定，对基板表面进行去氧化、清洗处理，保持基板表面洁净；
(2)将Cu、Cr粉分别填装到冷喷涂1、2#枪储料器中，其中，Cu粉粒度范围在10-150μm，Cr粉的粒度范围为10-100μm；
(3)对冷喷涂所用气体预热至300-1100℃，气体压力为3-11Mpa，预热的气体将1、2#枪中的Cu、Cr粉喷覆在纯铜基板表面，气枪以5-20mm/s的速度在基板上移动，通过对冷喷涂时所用的氮气或氩气进行预热，可降低Cu、Cr粉末的硬度、保证Cu、Cr粉喷涂在铜基板上可以通过变形充分填充，并提高Cu、Cr粉之间的结合强度；
(4)气枪出口距离纯铜基板距离为20-50mm，距离太近，两种粉末不能充分混合均匀，粉末冲击力造成表面变形，粉末气压反冲造成粉末流絮乱，距离太远，粉末附着力不够，喷涂层内部气孔较多，当一层喷涂结束后，纯铜基板下降20-50mm，继续进行下层喷涂，直至最终要求厚度，粉末在铜基板上堆基后会造成枪口与基板表面跟距离变小，因此，降低基板高度20-50mm，能够保证一个恒定的枪口距离，保证喷涂层每层的质量一致；
(5)将预制好的毛坯，在真空烧结炉内进行热处理，并保温1-4小时，其中，热处理温度为700-1080℃。
进一步地，所述步骤(1)中对纯铜基板表面进行去氧化和油污处理的具体过程为：首先，对纯铜基板的进行双面打磨，其次，利用抛光机对纯铜基板去毛刺滚抛处理，最后，采用Na2S2O8对纯铜基板表面进行除油处理，并用水清洗后烘干后即可，通过对纯铜基板表面进行打磨，可去除其表面的氧化层，而通过对纯铜基板进行滚抛处理，大大提高了铜块精坯的打磨精度，通过采用Na2S2O8对纯铜基板表面进行除油处理，保证其表面洁净。
进一步地，上述冷喷涂过程中采用的是双喷口冷喷涂设备，且双喷口Cu、Cr粉在距基板表面1mm处聚焦，两种枪口出来的粉末在未到基板表面前聚焦来混合均匀，保证Cu、Cr粉在喷涂成型后均匀分布。
进一步地，所述步骤(3)中将Cu、Cr粉喷覆在基板表面时，进行以下操作：
S1：首先，对纯铜基板表面进行喷砂粗糙化处理，并利用预热的气体将1、2#枪中的Cu、Cr粉喷覆至粗糙化处理后的纯铜基板表面使其表面形成第一涂层，通过粗糙化处理增加粉末与纯铜基板表面的摩擦力，有利于提高Cu、Cr粒子与纯铜基板接触区域局部温升，这种摩擦挤压效果也有利于破坏纯铜基板与Cu、Cr粒子表面的氧化层，促使新鲜金属相互接触，从而提高Cu、Cr粒子与纯铜基板的结合效率；
S2：将步骤S1中的得到的表面形成第一涂层的纯铜基板置于压力机中，在15-20MPa的压力作用下，涂层由于塑性形变被压实，然后，利用步骤S1中的方法对第一涂层表面进行喷砂粗糙化处理；
S3：重复步骤S1中的步骤继续进行下层喷涂，且每层喷涂完之后均置于压力机中进行压实处理和喷砂粗糙化处理，直至达到最终要求厚度，由于涂层表层受后续粒子的夯实作用较弱，涂层呈现内密外疏的分布规律，粒子在撞击基板或先前沉积的粒子时形成的金属溅射不利于后续粒子的变形，使涂层孔隙增多，因此，通过对每层涂层均进行压实作用，使内外涂层致密度均匀，涂层中的孔隙和层状组织消失，涂层的致密度显著提高，同时，对么曾涂层均进行粗糙化处理，增加了各层之间结合力，改善了涂层的综合性能。
进一步地，所述步骤S1中，将1、2#枪中的Cu、Cr粉喷覆至粗糙化处理后的纯铜基板表面或者上一涂层表面时，喷射角度为70-90°，Cu、Cr粉末与基体进行垂直碰撞时，是最理想的喷射情况，Cu、Cr粉末会与基体紧密结合，Cu、Cr粉末和凹坑的接触边缘都出现了明显的射流状金属溅射，使Cu、Cr粉末与基体的接触面积迅速增大，保证了结合的强度，但由于纯铜基体表面粗糙化处理后为曲面，所以喷射角度存在一定的倾角，能够保证Cu、Cr粉末会与基体结合强度最大，同时，还能避免粉末喷涂时，发生回弹现象，造成材料的浪费。
进一步地，所述步骤(2)中，Cu粉是通过真空气雾化或水雾化法制备，Cr粉是通过铝热还原或电解粉制备，首先，利用超声波震动筛分装置对Cu粉和Cr粉分别进行粗分，除去Cu粉中粒度大于150μm的粉末以及Cr粉中粒度大于100μm的粉末，其中，Cu粉和Cr粉的进料速度为2.8-3.5kg/min，超声波振动频率为35kHz，然后，利用气流分级机分别粗分后的Cu粉和Cr粉进行细分，除去Cu粉和Cr粉中粒径小于10μm的超细粉末，最后得到粒度范围在10-100μm的Cr粉以及粒度范围在10-150μm的Cu粉，通过精确控制Cu粉和Cr粉的粒径，保证Cu粉和Cr粉中的气体含量按控制在要求的范围，粉末粒度太细会使气体含量高，太粗能够满足铜铬使用性能，同时，通过精确控制Cu粉和Cr粉的粒径还能保证Cu、Cr粉具有一定的流动性以及两者可以混粉均匀。
进一步地，所述步骤(5)中对毛坯进行热处理的具体过程为：先将预制好的毛坯置于真空烧结炉内，以350-400℃的温度进行预热，并保温1-2h，然后将上述预热后的毛坯以50-60℃的升温速率升至700-1080℃，保温1-2h，最后冷却至室温即可，通过梯度升温的方式，避免烧结温度变化过快导致毛坯开裂和不均匀变形，影响触头材料的制备。
更进一步地，所述步骤(3)中所用的预热气体为氮气或氩气，且纯度为99.99％，避免杂质影响触头材料的纯度，进而影响触头材料的性能。
本发明的有益效果是：本发明提供一种快速成型铜铬复合触头制备方法，本发明具备以下的优点：
1、本发明可根据产品形状制备成近净成型尺寸，原材料节约，同时，提高CuCr触头的散热性能，采用本发明的技术后，可将原来的铜铬与铜焊接变成了铜与铜焊接，使同种材料焊接难度大大降低。
2、本发明采用双枪式冷喷涂技术将Cu、Cr粉末在高温高压下喷涂到Cu板表面，形成具有一定形状和厚度的毛坯，再将毛坯进行热处理，即可得到一种CuCr/Cu复合触头，该方法的制备工艺过程简单、生产效率高、原材料利用率高，同时可制备出CuCr/Cu复合触头，因此具有一定的市场应用潜力。
3、本发明通过控制气枪出口与基板之间的距离，一方面，避免距离太近，Cu、Cr粉末不能充分混合均匀，粉末冲击力造成表面变形，粉末气压反冲造成粉末流絮乱的问题，另一方面，避免距离太远，粉末附着力不够，喷涂层内部气孔较多，降低触头材料质量的问题，同时，当进行下一涂层的喷涂时，通过降低基板高度保证一个恒定的枪口距离，保证喷涂层每层的质量一致。
4、本发明通过对纯铜基板以及每层涂层表面进行粗糙化处理，增加粉末与纯铜基板或涂层表面的摩擦力，有利于提高Cu、Cr粒子与纯铜基板或涂层表面接触区域局部温升，这种摩擦挤压效果也有利于破坏纯铜基板或涂层表面与Cu、Cr粒子表面的氧化层，促使新鲜金属相互接触，从而提高Cu、Cr粒子与纯铜基板或涂层表面之间的结合效率，改善了涂层的综合性能。
5、本发明通过对每层涂层均进行压实作用，使内外涂层致密度均匀，涂层中的孔隙和层状组织消失，涂层的致密度显著提高，避免了由于涂层表层受后续粒子的夯实作用较弱，涂层呈现内密外疏的分布规律的现象。
6、本发明通过控制喷枪的喷射角度，能够保证Cu、Cr粉末会与基体结合强度最大，同时，还能避免粉末喷涂时，发生回弹现象，造成材料的浪费。
附图说明
图1为本发明的(CuCr30/Cu)X100倍金相图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步地详细介绍，但本发明的保护范围并不局限于此。
实施例1
一种快速成型铜铬复合触头制备方法，包括以下步骤：
(1)选用纯铜作为冷喷涂的基板，首先，对纯铜基板的进行双面打磨，其次，利用抛光机对纯铜基板去毛刺滚抛处理，最后，采用Na2S2O8对纯铜基板表面进行除油处理，并用水清洗后烘干后即可，通过对纯铜基板表面进行打磨，可去除其表面的氧化层，而通过对纯铜基板进行滚抛处理，大大提高了铜块精坯的打磨精度，通过采用Na2S2O8对纯铜基板表面进行除油处理，保证其表面洁净，纯铜基板形状为板状或圆片，视产品形状定，对基板表面进行去氧化、清洗处理，保持基板表面洁净；
(2)将Cu、Cr粉分别填装到双喷口冷喷涂设备的冷喷涂1、2#枪储料器中，其中，Cu粉粒度范围在10μm，Cr粉的粒度范围为10μm，Cr含量在10％；
(3)对冷喷涂所用的纯度为99.99％的氮气或氩气预热至300℃，气体压力为3Mpa，预热的气体将1、2#枪中的Cu、Cr粉喷覆在纯铜基板表面，气枪以5mm/s的速度在基板上移动，其中，1、2#枪中的Cu、Cr粉在距基板表面1mm处聚焦，两种枪口出来的粉末在未到基板表面前聚焦来混合均匀，保证Cu、Cr粉在喷涂成型后均匀分布，通过对冷喷涂时所用的氮气或氩气进行预热，可降低Cu、Cr粉末的硬度、保证Cu、Cr粉喷涂在铜基板上可以通过变形充分填充，并提高Cu、Cr粉之间的结合强度；
(4)气枪出口距离纯铜基板距离为20mm，距离太近，两种粉末不能充分混合均匀，粉末冲击力造成表面变形，粉末气压反冲造成粉末流絮乱，距离太远，粉末附着力不够，喷涂层内部气孔较多，当一层喷涂结束后，纯铜基板下降20mm，继续进行下层喷涂，直至最终要求厚度，粉末在铜基板上堆基后会造成枪口与基板表面跟距离变小，因此，降低基板高度20-50mm，能够保证一个恒定的枪口距离，保证喷涂层每层的质量一致；
(5)将预制好的毛坯，在真空烧结炉内进行热处理，并保温1小时，其中，热处理温度为700℃。
实施例2
一种快速成型铜铬复合触头制备方法，包括以下步骤：
(1)选用纯铜作为冷喷涂的基板，首先，对纯铜基板的进行双面打磨，其次，利用抛光机对纯铜基板去毛刺滚抛处理，最后，采用Na2S2O8对纯铜基板表面进行除油处理，并用水清洗后烘干后即可，通过对纯铜基板表面进行打磨，可去除其表面的氧化层，而通过对纯铜基板进行滚抛处理，大大提高了铜块精坯的打磨精度，通过采用Na2S2O8对纯铜基板表面进行除油处理，保证其表面洁净，纯铜基板形状为板状或圆片，视产品形状定，对基板表面进行去氧化、清洗处理，保持基板表面洁净；
(2)将Cu、Cr粉分别填装到双喷口冷喷涂设备的冷喷涂1、2#枪储料器中，其中，Cu粉粒度范围在70μm，Cr粉的粒度范围为50μm，Cr含量在30％；
(3)对冷喷涂所用的纯度为99.99％的氮气或氩气预热至600℃，气体压力为8Mpa，预热的气体将1、2#枪中的Cu、Cr粉喷覆在纯铜基板表面，气枪以15mm/s的速度在基板上移动，其中，1、2#枪中的Cu、Cr粉在距基板表面1mm处聚焦，两种枪口出来的粉末在未到基板表面前聚焦来混合均匀，保证Cu、Cr粉在喷涂成型后均匀分布，通过对冷喷涂时所用的氮气或氩气进行预热，可降低Cu、Cr粉末的硬度、保证Cu、Cr粉喷涂在铜基板上可以通过变形充分填充，并提高Cu、Cr粉之间的结合强度；
(4)气枪出口距离纯铜基板距离为40mm，距离太近，两种粉末不能充分混合均匀，粉末冲击力造成表面变形，粉末气压反冲造成粉末流絮乱，距离太远，粉末附着力不够，喷涂层内部气孔较多，当一层喷涂结束后，纯铜基板下降40mm，继续进行下层喷涂，直至最终要求厚度，粉末在铜基板上堆基后会造成枪口与基板表面跟距离变小，因此，降低基板高度40mm，能够保证一个恒定的枪口距离，保证喷涂层每层的质量一致；
(5)将预制好的毛坯，在真空烧结炉内进行热处理，并保温2小时，其中，热处理温度为900℃。
实施例3
一种快速成型铜铬复合触头制备方法，包括以下步骤：
(1)选用纯铜作为冷喷涂的基板，首先，对纯铜基板的进行双面打磨，其次，利用抛光机对纯铜基板去毛刺滚抛处理，最后，采用Na2S2O8对纯铜基板表面进行除油处理，并用水清洗后烘干后即可，通过对纯铜基板表面进行打磨，可去除其表面的氧化层，而通过对纯铜基板进行滚抛处理，大大提高了铜块精坯的打磨精度，通过采用Na2S2O8对纯铜基板表面进行除油处理，保证其表面洁净，纯铜基板形状为板状或圆片，视产品形状定，对基板表面进行去氧化、清洗处理，保持基板表面洁净；
(2)将Cu、Cr粉分别填装到双喷口冷喷涂设备的冷喷涂1、2#枪储料器中，其中，Cu粉粒度范围在120μm，Cr粉的粒度范围为90μm，Cr含量在40％；
(3)对冷喷涂所用的纯度为99.99％的氮气或氩气预热至1000℃，气体压力为10Mpa，预热的气体将1、2#枪中的Cu、Cr粉喷覆在纯铜基板表面，气枪以18mm/s的速度在基板上移动，其中，1、2#枪中的Cu、Cr粉在距基板表面1mm处聚焦，两种枪口出来的粉末在未到基板表面前聚焦来混合均匀，保证Cu、Cr粉在喷涂成型后均匀分布，通过对冷喷涂时所用的氮气或氩气进行预热，可降低Cu、Cr粉末的硬度、保证Cu、Cr粉喷涂在铜基板上可以通过变形充分填充，并提高Cu、Cr粉之间的结合强度；
(4)气枪出口距离纯铜基板距离为45mm，距离太近，两种粉末不能充分混合均匀，粉末冲击力造成表面变形，粉末气压反冲造成粉末流絮乱，距离太远，粉末附着力不够，喷涂层内部气孔较多，当一层喷涂结束后，纯铜基板下降45mm，继续进行下层喷涂，直至最终要求厚度，粉末在铜基板上堆基后会造成枪口与基板表面跟距离变小，因此，降低基板高度45mm，能够保证一个恒定的枪口距离，保证喷涂层每层的质量一致；
(5)将预制好的毛坯，在真空烧结炉内进行热处理，并保温3小时，其中，热处理温度为1000℃。
实施例4
一种快速成型铜铬复合触头制备方法，包括以下步骤：
(1)选用纯铜作为冷喷涂的基板，首先，对纯铜基板的进行双面打磨，其次，利用抛光机对纯铜基板去毛刺滚抛处理，最后，采用Na2S2O8对纯铜基板表面进行除油处理，并用水清洗后烘干后即可，通过对纯铜基板表面进行打磨，可去除其表面的氧化层，而通过对纯铜基板进行滚抛处理，大大提高了铜块精坯的打磨精度，通过采用Na2S2O8对纯铜基板表面进行除油处理，保证其表面洁净，纯铜基板形状为板状或圆片，视产品形状定，对基板表面进行去氧化、清洗处理，保持基板表面洁净；
(2)将Cu、Cr粉分别填装到双喷口冷喷涂设备的冷喷涂1、2#枪储料器中，其中，Cu粉粒度范围在150μm，Cr粉的粒度范围为100μm，Cr含量在50％；
(3)对冷喷涂所用的纯度为99.99％的氮气或氩气预热至1100℃，气体压力为11Mpa，预热的气体将1、2#枪中的Cu、Cr粉喷覆在纯铜基板表面，气枪以20mm/s的速度在基板上移动，其中，1、2#枪中的Cu、Cr粉在距基板表面1mm处聚焦，两种枪口出来的粉末在未到基板表面前聚焦来混合均匀，保证Cu、Cr粉在喷涂成型后均匀分布，通过对冷喷涂时所用的氮气或氩气进行预热，可降低Cu、Cr粉末的硬度、保证Cu、Cr粉喷涂在铜基板上可以通过变形充分填充，并提高Cu、Cr粉之间的结合强度；
(4)气枪出口距离纯铜基板距离为50mm，距离太近，两种粉末不能充分混合均匀，粉末冲击力造成表面变形，粉末气压反冲造成粉末流絮乱，距离太远，粉末附着力不够，喷涂层内部气孔较多，当一层喷涂结束后，纯铜基板下降50mm，继续进行下层喷涂，直至最终要求厚度，粉末在铜基板上堆基后会造成枪口与基板表面跟距离变小，因此，降低基板高度50mm，能够保证一个恒定的枪口距离，保证喷涂层每层的质量一致；
(5)将预制好的毛坯，在真空烧结炉内进行热处理，并保温4小时，其中，热处理温度为1080℃。
实施例5
本实施例与实施例4基本相同，不同之处在于：
步骤(3)中将Cu、Cr粉喷覆在基板表面时，进行以下操作：
S1：首先，对纯铜基板表面进行喷砂粗糙化处理，并利用预热的气体将1、2#枪中的Cu、Cr粉喷覆至粗糙化处理后的纯铜基板表面使其表面形成第一涂层，通过粗糙化处理增加粉末与纯铜基板表面的摩擦力，有利于提高Cu、Cr粒子与纯铜基板接触区域局部温升，这种摩擦挤压效果也有利于破坏纯铜基板与Cu、Cr粒子表面的氧化层，促使新鲜金属相互接触，从而提高Cu、Cr粒子与纯铜基板的结合效率，其中，将1、2#枪中的Cu、Cr粉喷覆至粗糙化处理后的纯铜基板表面或者上一涂层表面时，喷射角度为80°，Cu、Cr粉末与基体进行垂直碰撞时，是最理想的喷射情况，Cu、Cr粉末会与基体紧密结合，Cu、Cr粉末和凹坑的接触边缘都出现了明显的射流状金属溅射，使Cu、Cr粉末与基体的接触面积迅速增大，保证了结合的强度，但由于纯铜基体表面粗糙化处理后为曲面，所以喷射角度存在一定的倾角，能够保证Cu、Cr粉末会与基体结合强度最大，同时，还能避免粉末喷涂时，发生回弹现象，造成材料的浪费；
S2：将步骤S1中的得到的表面形成第一涂层的纯铜基板置于压力机中，在18MPa的压力作用下，涂层由于塑性形变被压实，然后，利用步骤S1中的方法对第一涂层表面进行喷砂粗糙化处理；
S3：重复步骤S1中的步骤继续进行下层喷涂，且每层喷涂完之后均置于压力机中进行压实处理和喷砂粗糙化处理，直至达到最终要求厚度，由于涂层表层受后续粒子的夯实作用较弱，涂层呈现内密外疏的分布规律，粒子在撞击基板或先前沉积的粒子时形成的金属溅射不利于后续粒子的变形，使涂层孔隙增多，因此，通过对每层涂层均进行压实作用，使内外涂层致密度均匀，涂层中的孔隙和层状组织消失，涂层的致密度显著提高，同时，对么曾涂层均进行粗糙化处理，增加了各层之间结合力，改善了涂层的综合性能。
实施例6
本实施例与实施例5基本相同，不同之处在于：
步骤(2)中，Cu粉是通过真空气雾化法制备，Cr粉是通过铝热还原制备，首先，利用超声波震动筛分装置对Cu粉和Cr粉分别进行粗分，除去Cu粉中粒度大于150μm的粉末以及Cr粉中粒度大于100μm的粉末，其中，Cu粉和Cr粉的进料速度为3kg/min，超声波振动频率为35kHz，然后，利用气流分级机分别粗分后的Cu粉和Cr粉进行细分，除去Cu粉和Cr粉中粒径小于10μm的超细粉末，通过精确控制Cu粉和Cr粉的粒径，保证Cu粉和Cr粉中的气体含量按控制在要求的范围，粉末粒度太细会使气体含量高，太粗能够满足铜铬使用性能，同时，通过精确控制Cu粉和Cr粉的粒径还能保证Cu、Cr粉具有一定的流动性以及两者可以混粉均匀。
实施例7
本实施例与实施例6基本相同，不同之处在于：
步骤(5)中对毛坯进行热处理的具体过程为：先将预制好的毛坯置于真空烧结炉内，以400℃的温度进行预热，并保温2h，然后将上述预热后的毛坯以60℃的升温速率升至1080℃，保温2h，最后冷却至室温即可，通过梯度升温的方式，避免烧结温度变化过快导致毛坯开裂和不均匀变形，影响触头材料的制备。
试验例
对本发明实施案1-7的工艺制备的铜铬复合触头相关性能参数见表1。
表1：
由表1可得出，CuCr10合金的硬度为68-72，电导率为44.5-46.7，密度为8.65；CuCr30合金的硬度为78-88，电导率为28.9-31.0，密度为8.16，CuCr40合金的硬度为82-91，电导率为23.2-24.3，密度为8.08，CuCr50合金的硬度为89-98，电导率为20.1-22.4，密度为7.82，由此可知，CuCr合金中，随着Cr含量的升高，制备的CuCr合金硬度越大，电导越低，利用本发明制备的铜铬复合触头材料较现有的方法制备的铜铬复合触头的电导率高，导电能力强，硬度和密度大，能够提高材料的机械强度和材料韧性，延长触头材料的的使用寿命。
Claims (3)
1.一种快速成型铜铬复合触头制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)选用纯铜作为冷喷涂的基板，并对其表面进行去氧化和油污处理；
(2)将Cu、Cr粉分别填装到冷喷涂1、2#枪储料器中，其中，Cu粉粒度范围在10-150μm，Cr粉的粒度范围为10-100μm；
(3)对冷喷涂所用的氮气或氩气预热至300-1100℃，气体压力为3-11Mpa，预热的气体将1、2#枪中的Cu、Cr粉喷覆在纯铜基板表面，气枪以5-20mm/s的速度在基板上移动；
(4)气枪出口距离纯铜基板距离为20-50mm，当一层喷涂结束后，纯铜基板下降20-50mm，继续进行下层喷涂，直至最终要求厚度；
(5)将预制好的毛坯，在真空烧结炉内进行热处理，并保温1-4小时，其中，热处理温度为700-1080℃；
所述步骤(1)中对纯铜基板表面进行去氧化和油污处理的具体过程为：首先，对纯铜基板的进行双面打磨，其次，利用抛光机对纯铜基板去毛刺滚抛处理，最后，采用Na2S2O8对纯铜基板表面进行除油处理，并用水清洗后烘干后即可；
上述冷喷涂过程中采用的是双喷口冷喷涂设备，且双喷口Cu、Cr粉在距基板表面1mm处聚焦；
所述步骤(3)中将Cu、Cr粉喷覆在基板表面时，进行以下操作：
S1：首先，对纯铜基板表面进行喷砂粗糙化处理，并利用预热的气体将1、2#枪中的Cu、Cr粉喷覆至粗糙化处理后的纯铜基板表面使其表面形成第一涂层；
S2：将步骤S1中的得到的表面形成第一涂层的纯铜基板置于压力机中，在15-20MPa的压力作用下，涂层由于塑性形变被压实，然后，利用步骤S1中的方法对第一涂层表面进行喷砂粗糙化处理；
S3：重复步骤S1中的步骤继续进行下层喷涂，且每层喷涂完之后均置于压力机中进行压实处理和喷砂粗糙化处理，直至达到最终要求厚度；
所述步骤S1中，将1、2#枪中的Cu、Cr粉喷覆至粗糙化处理后的纯铜基板表面或者上一涂层表面时，喷射角度为70-90°。
2.根据权利要求1所述的一种快速成型铜铬复合触头制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，Cu粉是通过真空气雾化或水雾化法制备，Cr粉是通过铝热还原或电解粉制备，首先，利用超声波震动筛分装置对Cu粉和Cr粉分别进行粗分，除去Cu粉中粒度大于150μm的粉末以及Cr粉中粒度大于100μm的粉末，其中，Cu粉和Cr粉的进料速度为2.8-3.5kg/min，超声波振动频率为35kHz，然后，利用气流分级机分别粗分后的Cu粉和Cr粉进行细分，除去Cu粉和Cr粉中粒径小于10μm的超细粉末，最后得到粒度范围在10-100μm的Cr粉以及粒度范围在10-150μm的Cu粉。
3.根据权利要求1所述的一种快速成型铜铬复合触头制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中对毛坯进行热处理的具体过程为：先将预制好的毛坯置于真空烧结炉内，以350-400℃的温度进行预热，并保温1-2h，然后将上述预热后的毛坯以50-60℃的升温速率升至700-1080℃，保温1-2h，最后冷却至室温即可。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010575151.5A CN111799116B (zh) | 2020-06-22 | 2020-06-22 | 一种快速成型铜铬复合触头制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010575151.5A CN111799116B (zh) | 2020-06-22 | 2020-06-22 | 一种快速成型铜铬复合触头制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111799116A CN111799116A (zh) | 2020-10-20 |
| CN111799116B true CN111799116B (zh) | 2022-06-07 |
Family
ID=72804576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010575151.5A Active CN111799116B (zh) | 2020-06-22 | 2020-06-22 | 一种快速成型铜铬复合触头制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111799116B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112658243B (zh) * | 2020-11-21 | 2022-10-25 | 陕西斯瑞新材料股份有限公司 | 一种CuW/CuCr整体触头的制备方法 |
| CN113278963B (zh) * | 2021-04-28 | 2022-12-20 | 陕西斯瑞新材料股份有限公司 | 一种利用冷喷涂成型制备的铜铬合金端环及其制备方法 |
| CN114769585B (zh) * | 2022-04-20 | 2024-01-05 | 中铝科学技术研究院有限公司 | 一种Cu-Cr-Nb系合金的冷喷涂成形方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4723589A (en) * | 1986-05-19 | 1988-02-09 | Westinghouse Electric Corp. | Method for making vacuum interrupter contacts by spray deposition |
| CN102041500A (zh) * | 2009-10-26 | 2011-05-04 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种高致密还原性金属涂层的制备方法 |
| CN102632237A (zh) * | 2012-05-17 | 2012-08-15 | 河南理工大学 | 喷射沉积制造纯铜/铜铬合金复合触头材料的方法 |
| CN105256306A (zh) * | 2015-11-05 | 2016-01-20 | 西安交通大学 | 基于混合粉末的高致密度冷喷涂金属沉积体的制备方法 |
| CN109112466A (zh) * | 2017-06-22 | 2019-01-01 | 上海大学 | 等离子喷涂Ni基高温合金涂层高通量制备方法 |
| CN110923693A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-03-27 | 江西省科学院应用物理研究所 | 一种冷喷涂工艺制备Cu-Fe合金的方法 |
-
2020
- 2020-06-22 CN CN202010575151.5A patent/CN111799116B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4723589A (en) * | 1986-05-19 | 1988-02-09 | Westinghouse Electric Corp. | Method for making vacuum interrupter contacts by spray deposition |
| CN102041500A (zh) * | 2009-10-26 | 2011-05-04 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种高致密还原性金属涂层的制备方法 |
| CN102632237A (zh) * | 2012-05-17 | 2012-08-15 | 河南理工大学 | 喷射沉积制造纯铜/铜铬合金复合触头材料的方法 |
| CN105256306A (zh) * | 2015-11-05 | 2016-01-20 | 西安交通大学 | 基于混合粉末的高致密度冷喷涂金属沉积体的制备方法 |
| CN109112466A (zh) * | 2017-06-22 | 2019-01-01 | 上海大学 | 等离子喷涂Ni基高温合金涂层高通量制备方法 |
| CN110923693A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-03-27 | 江西省科学院应用物理研究所 | 一种冷喷涂工艺制备Cu-Fe合金的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111799116A (zh) | 2020-10-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111799116B (zh) | 一种快速成型铜铬复合触头制备方法 | |
| CN110976893B (zh) | 陶瓷基材表面复合金属层的制备方法 | |
| CN111005018B (zh) | 喷涂金属粉末在陶瓷基材表面形成金属涂层的制备方法 | |
| CN106676484A (zh) | 一种铬管靶材的绑定方法 | |
| CN111636023B (zh) | 一种铜钨梯度材料电触头的制备方法 | |
| CN106799496A (zh) | 一种石墨和铝硅合金复合电子封装材料及其制备方法 | |
| CN111489899B (zh) | 一种银碳化钨电接触材料制备方法 | |
| CN102632237B (zh) | 喷射沉积制造纯铜/铜铬合金复合触头材料的方法 | |
| CN110923694A (zh) | 一种Cu-Fe原位合金箔材及其制备方法 | |
| CN109158589B (zh) | 细粒度金刚石工具有序排列的生产方法及其金刚石工具 | |
| TW201915189A (zh) | 合金粉末及其製造方法、及軟磁材料及其製造方法 | |
| JPH10280082A (ja) | 複合合金部材及びその製造方法 | |
| CN116079055B (zh) | CrAlFe基合金靶材及其制备方法 | |
| CN110643991B (zh) | 一种金属材料表面处理方法 | |
| CN114250458A (zh) | 一种Cu／Ti3SiC2金属基陶瓷复合材料的冷喷涂制备方法 | |
| KR102271296B1 (ko) | 철동 합금 분말, 이의 제조방법, 및 이를 이용한 소결체 | |
| CN111468736A (zh) | 一种银金属氧化物电接触材料及其制备方法 | |
| CN115595461B (zh) | 微叠层TiB2增强铜基复合材料及制备方法 | |
| CN116689767B (zh) | 一种航空航天用铝合金材料的制造方法 | |
| CN113278864B (zh) | 一种高强高导二硼化钛铜基复合材料形变强韧化方法 | |
| CN118653145A (zh) | 一种梯度导热和力学性能的铜基合金修复层及其制备方法 | |
| JP2006336091A (ja) | 溶射用粉末、溶射皮膜及び積層体 | |
| CN116732413A (zh) | CuCrTi材料及制造CuCrTi材料的方法 | |
| JP2005213558A (ja) | 放電表面処理用電極およびその製造方法 | |
| CN116607145A (zh) | 一种激光熔覆用复合粉末、熔覆层及其应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |