CN113278963A - 一种利用冷喷涂成型制备的铜铬合金端环及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电机转子端环技术领域，公开了一种利用冷喷涂成型制备的铜铬合金端环及其制备方法；铜铬合金端环包括中心基体，以及设置在所述中心基体上用于增加导电性的第一金属层、用于增加强度的第二金属层；制备方法包括：准备外径为60～180mm，壁厚为2～4mm的电机硅钢环，以及分别制备纯铜粉末和CuCr合金粉末；然后在电机硅钢环侧面冷喷涂成型交替层叠的铜层、CuCr合金层，得到铜合金端环；本发明能够综合提高端环的导电性能与强度，并且能够缩短工艺流程、大大提高端环的生产效率。

Description

一种利用冷喷涂成型制备的铜铬合金端环及其制备方法
技术领域
本发明涉及电机转子端环技术领域，具体是涉及一种利用冷喷涂成型制备的铜铬合金端环及其制备方法。
背景技术
冷喷涂成型技术是基于空气动力学，采用高气压源将固态粒子带动至极高的速度撞击基板，从而沉积形成涂层。不同于传统的热喷涂技术，冷喷涂过程中温度低于喷涂颗粒的熔点，喷涂过程中颗粒不经过融化-再凝固的过程，避免了喷涂过程中的氧化、烧损。同时冷喷涂对环境基本无污染，操作简单、安全，无热辐射。
铜合金的强度和导电性是一对矛盾，如何制备兼具高的导电性同时又具有较高强度的铜合金材料是研究者一直努力的方向。利用选择冷喷涂方法打印Cu与CuCr层复合的端环，既保留纯铜的高导电性同时又具备CuCr合金的高强度。
高速轨道交通电机转子端环，作为转子绕组的一部分，一般一部电机转子需要两个端环。鼠笼电机的铁心外圆处均匀分布着槽，每个槽中有一根导条，将导条伸出铁心两端的部分用两个端环分别把所有导条的两端都连接起来，起到导通电流的作用。因此高速轨道交通端环不仅要求具有良好的导电导热性，同时要有一定的强度，特别是要有一定的抗高温软化能力，避免钎焊后端环软化而导致运行开裂，造成使用寿命下降的问题。
端环是大规格环件，端环的常规工艺是铸造成型，但是此工艺废品率较高、内部缺陷很多。近年来端环的制备工艺是锻造成型，但是此工艺面临的问题是材料利用率低，同时费用相对较高，并且在国家节能环保的号召下，锻造等热加工工艺属于对环境不利的环节，使得相关加工成本更有不断增加的趋势。
发明内容
本发明解决的技术问题是：解决现有技术生产的电机端环导电性能差、强度低，并且现有制备端环工艺流程复杂，生产效率低下。
本发明的技术方案是：一种利用冷喷涂成型制备的铜铬合金端环，包括中心基体，以及设置在所述中心基体上用于增加导电性的第一金属层、用于增加强度的第二金属层；
所述中心基体是圆管形状的金属环；
所述第一金属层、第二金属层均围设在所述中心基体的侧壁；所述第一金属层包括多层间隔设置的单质金属层；所述第二金属层包括多层间隔设置的合金金属层；
所述第一金属层的单质金属层与第二金属层的合金金属层以中心基体的中心线为中心交替层叠围设在中心基体外侧。
进一步地，所述金属环为电机硅钢环；所述单质金属层是多层且每层厚度相同的铜层；所述合金金属层是多层且每层厚度相同的CuCr合金层。通过调整单质金属层与合金金属层的层数及厚度，能够得到导电性、强度综合提升的优良端环。
一种利用冷喷涂成型制备的铜铬合金端环的方法，包括以下步骤：
步骤一：备料
准备外径为60～180mm，壁厚为2～4mm的电机硅钢环，以及分别制备纯铜粉末和CuCr合金粉末，并且分别对制备的纯铜粉末和CuCr合金粉末进行筛分；选择平均粒径为10-60μm，氧含量＜0.05％，氮含量＜0.005％的纯铜粉末和CuCr合金粉末备用；
步骤二：交替层叠喷涂成型
首先，将准备好的纯铜粉末、CuCr合金粉末加入冷喷涂装置；同时，将准备好的电机硅钢环固定在能够调节转速的旋转轴上；
然后，电机硅钢环通过旋转轴驱动进行转动，高温高压的工作气体动力携带固态粉末颗粒，通过拉瓦尔喷嘴将纯铜粉末或CuCr合金粉末加速至超音速状态，使纯铜粉末或CuCr合金粉末高速撞击在电机硅钢环侧壁形成厚度均匀的铜层与CuCr合金层；工作气体的压力为5～8MPa，温度为900～1200℃；
其中，拉瓦尔喷嘴交替喷涂纯铜粉末与CuCr合金粉末，使喷涂的粉末能够在电机硅钢环上形成交替层叠的铜层与CuCr合金层，得到铜合金端环；
其中，经过拉瓦尔喷嘴加速后粉末的速度为200～1500m/s；
步骤三：热处理
对步骤二得到的铜合金端环进行时效热处理；
具体是：在温度400～600℃的条件下时效热处理3～6h；
步骤四：机加工
对步骤三热处理后的铜合金端环进行机械精加工，得到成品铜合金端环。
进一步地，所述步骤一准备的CuCr合金粉末中Cr元素含量为0.1～1.5％，O元素含量为0.008～0.04％，N元素含量为0.001～0.004％，余量为Cu和不可避免的杂质。通过控制CuCr合金粉末中Cr元素的含量用于在生产中调节整体成型的强度，便于得到具有高导电性、高强度的端环。
进一步地，步骤二在喷涂纯铜粉末与CuCr合金粉末时，形成3～13层交替层叠的铜层与CuCr合金层，且任一铜层或CuCr合金层厚度均控制在0.2～10mm范围内。通过在电机硅钢环上交替喷涂，不仅能够省去端环和硅钢环的焊接工序，避免采用银钎焊料，极大的降低成本，还能够综合提升端环的导电性与强度。
进一步地，所述步骤一采用真空感应气雾化技术分别制备纯铜粉末和CuCr合金粉末。采用真空感应雾化技术能够得到杂志少、纯度较高的优质粉末，以及能够确保粉末形态规整粒径均匀。
进一步地，将在步骤一中准备的电机硅钢环替换为硅钢管；在步骤二中通过拉瓦尔喷嘴将纯铜粉末或CuCr合金粉末加速至超音速状态，使纯铜粉末或CuCr合金粉末高速撞击在硅钢管侧壁形成厚度均匀且交替设置的铜层与CuCr合金层。采用硅钢管能够一次制备多个端环，大大提高端环的生产效率。
进一步地，步骤一中选择平均粒径为25μm，氧含量0.032％，氮含量0.003％的纯铜粉末和CuCr合金粉末备用；
步骤二中，将准备好的纯铜粉末、CuCr合金粉末加入冷喷涂装置；同时，将准备好的电机硅钢环固定在能够调节转速的旋转轴上；
然后，电机硅钢环通过旋转轴驱动进行转动，工作气体在5.6MPa、1000℃条件下的携带固态粉末颗粒，通过拉瓦尔喷嘴使纯铜粉末或CuCr合金粉末加速至600m/s，撞击在电机硅钢环侧壁形成厚度均匀的铜层与CuCr合金层；
具体是：形成6层厚度1mm的铜层，以及与6层铜层交替层叠的6层厚度为1.2mm的CuCr合金层。
采用平均粒径为25μm的粉末能够在一定程度上降低喷涂成型的致密度空隙率，提高整个产品的强度；并且直接在大气环境下喷涂，无需保护气氛；因此相对于传统铸造成型的端环，对环境基本无污染，废品率低。
进一步地，所述步骤二中电机硅钢环通过旋转轴驱动以300～700rpm转动；通过调节转速一方面能够确保金属层厚度均匀，另一方面能够确保粉末有效成型，提高端环的质量与生产效率。
本发明的有益效果是：本发明的技术方案提供了一种导电性能、导热性能优越且整体强度高的端环；通过冷喷涂成型技术在电机硅钢环侧面喷涂均匀的交替铜层与铜铬合金层能够得到抗拉强度为628MPa、电导率为96.8％IACS且导热性能优良的铜合金端环；
相对于传统铸造成型高速轨道交通电机转子的端环，本发明不仅能够省去现有技术端环与硅钢环采用银钎焊料焊接的工序，缩短工艺流程、降低生产成本，大幅提高生产效率；还能够有效降低对环境的影响程度，整个生产过程操作简单、安全，并且废品率低，其成品率能够达到99％、成型致密度孔隙率低于0.1％。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图；
其中，1-中心基体、2-第一金属层、3-第二金属层。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示的一种利用冷喷涂成型制备的铜铬合金端环，包括中心基体1，以及设置在中心基体上用于增加导电性的第一金属层2、用于增加强度的第二金属层3；
中心基体1是圆管形状的金属环；
第一金属层2、第二金属层3均围设在中心基体1的侧壁；第一金属层2包括6层间隔设置的单质金属层；第二金属层3包括6层间隔设置的合金金属层；
第一金属层2的单质金属层与第二金属层3的合金金属层以中心基体1的中心线为中心交替层叠围设在中心基体1外侧。
金属环为电机硅钢环；单质金属层是6层且每层厚度相同的铜层；合金金属层是6层且每层厚度相同的CuCr合金层。
实施例2：
一种利用冷喷涂成型制备的铜铬合金端环的方法，包括以下步骤：
步骤一：备料
准备外径为60mm，壁厚为2mm的电机硅钢环，以及采用真空感应气雾化技术分别制备纯铜粉末和CuCr合金粉末，并且分别对制备的纯铜粉末和CuCr合金粉末进行筛分；
准备平均粒径为10μm，氧含量0.025％，氮含量0.003％的纯铜粉末备用；
准备Cr元素含量为0.1％、O元素含量为0.008％、N元素含量为0.001％、余量为Cu且平均粒径为10μm的CuCr合金粉末；
步骤二：交替层叠喷涂成型
首先，将准备好的纯铜粉末、CuCr合金粉末加入冷喷涂装置；同时，将准备好的电机硅钢环固定在能够调节转速的旋转轴上；
然后，电机硅钢环通过旋转轴驱动以300rpm转动；压力为5MPa、温度为900℃的工作气体携带固态粉末颗粒，通过拉瓦尔喷嘴将纯铜粉末或CuCr合金粉末加速至超音速状态，使纯铜粉末或CuCr合金粉末高速撞击在电机硅钢环侧壁形成厚度均匀的铜层与CuCr合金层；其中，经过拉瓦尔喷嘴加速后粉末的速度为200m/s；
其中，拉瓦尔喷嘴交替喷涂纯铜粉末与CuCr合金粉末，使喷涂的粉末能够在电机硅钢环上形成交替层叠的铜层与CuCr合金层，得到铜合金端环；
具体是：喷涂形成3层厚度为10mm的铜层，以及3层厚度为10mm且与铜层交替层叠的CuCr合金层。
步骤三：热处理
对步骤二得到的铜合金端环在温度400℃的条件下时效热处理3h；
步骤四：机加工
对步骤三热处理后的铜合金端环进行机械精加工，得到成品铜合金端环。
实施例3：
一种利用冷喷涂成型制备的铜铬合金端环的方法，包括以下步骤：
步骤一：备料
准备外径为180mm，壁厚为4mm的电机硅钢环，以及采用真空感应气雾化技术分别制备纯铜粉末和CuCr合金粉末，并且分别对制备的纯铜粉末和CuCr合金粉末进行筛分；
准备平均粒径为60μm，氧含量0.035％，氮含量0.004％的纯铜粉末备用；
准备Cr元素含量为1.5％、O元素含量为0.04％、N元素含量为0.004％、余量为Cu且平均粒径为60μm的CuCr合金粉末；
步骤二：交替层叠喷涂成型
首先，将准备好的纯铜粉末、CuCr合金粉末加入冷喷涂装置；同时，将准备好的电机硅钢环固定在能够调节转速的旋转轴上；
然后，电机硅钢环通过旋转轴驱动以700rpm转动；压力为8MPa、温度为1200℃的工作气体携带固态粉末颗粒，通过拉瓦尔喷嘴将纯铜粉末或CuCr合金粉末加速至超音速状态，使纯铜粉末或CuCr合金粉末高速撞击在电机硅钢环侧壁形成厚度均匀的铜层与CuCr合金层；其中，经过拉瓦尔喷嘴加速后粉末的速度为1500m/s；
其中，拉瓦尔喷嘴交替喷涂纯铜粉末与CuCr合金粉末，使喷涂的粉末能够在电机硅钢环上形成交替层叠的铜层与CuCr合金层，得到铜合金端环；
具体是：喷涂形成13层厚度为0.2mm的铜层，以及13层厚度为0.2mm且与铜层交替层叠的CuCr合金层。
步骤三：热处理
对步骤二得到的铜合金端环在温度600℃的条件下时效热处理6h；
步骤四：机加工
对步骤三热处理后的铜合金端环进行机械精加工，得到成品铜合金端环。
实施例4：
一种利用冷喷涂成型制备的铜铬合金端环的方法，包括以下步骤：
步骤一：备料
准备外径为120mm，壁厚为3mm的电机硅钢环，以及采用真空感应气雾化技术分别制备纯铜粉末和CuCr合金粉末，并且分别对制备的纯铜粉末和CuCr合金粉末进行筛分；
准备平均粒径为35μm，氧含量0.036％，氮含量0.003％的纯铜粉末备用；
准备Cr元素含量为0.8％、O元素含量为0.035％、N元素含量为0.003％、余量为Cu且平均粒径为35μm的CuCr合金粉末；
步骤二：交替层叠喷涂成型
首先，将准备好的纯铜粉末、CuCr合金粉末加入冷喷涂装置；同时，将准备好的电机硅钢环固定在能够调节转速的旋转轴上；
然后，电机硅钢环通过旋转轴驱动以500rpm转动；压力为6.5MPa、温度为1050℃的工作气体携带固态粉末颗粒，通过拉瓦尔喷嘴将纯铜粉末或CuCr合金粉末加速至超音速状态，使纯铜粉末或CuCr合金粉末高速撞击在电机硅钢环侧壁形成厚度均匀的铜层与CuCr合金层；其中，经过拉瓦尔喷嘴加速后粉末的速度为850m/s；
其中，拉瓦尔喷嘴交替喷涂纯铜粉末与CuCr合金粉末，使喷涂的粉末能够在电机硅钢环上形成交替层叠的铜层与CuCr合金层，得到铜合金端环；
具体是：喷涂形成8层厚度为1.2mm的铜层，以及8层厚度为1mm且与铜层交替层叠的CuCr合金层。
步骤三：热处理
对步骤二得到的铜合金端环在温度500℃的条件下时效热处理4.5h；
步骤四：机加工
对步骤三热处理后的铜合金端环进行机械精加工，得到成品铜合金端环。
实施例5：
步骤一中选择平均粒径为25μm，氧含量0.032％，氮含量0.003％的纯铜粉末和CuCr合金粉末备用；CuCr合金粉末的Cr元素含量为0.3％；
将准备好的纯铜粉末、CuCr合金粉末加入冷喷涂装置；同时，将准备好的电机硅钢环固定在能够调节转速的旋转轴上；然后，电机硅钢环通过旋转轴驱动进行转动，工作气体在5.6MPa、1000℃条件下的携带固态粉末颗粒，通过拉瓦尔喷嘴使纯铜粉末或CuCr合金粉末加速至600m/s，撞击在电机硅钢环侧壁形成厚度均匀的铜层与CuCr合金层；
具体是：形成6层厚度1mm的铜层，以及与6层铜层交替层叠的6层厚度为1mm的CuCr合金层；
对得到的铜合金端环在温度450℃的条件下时效热处理4h。
实施例6：
步骤一中选择平均粒径为30μm，氧含量0.036％，氮含量0.003％的纯铜粉末和CuCr合金粉末备用；CuCr合金粉末的Cr元素含量为0.5％；
步骤二中，将准备好的纯铜粉末、CuCr合金粉末加入冷喷涂装置；同时，将准备好的电机硅钢环固定在能够调节转速的旋转轴上；然后，电机硅钢环通过旋转轴驱动进行转动，工作气体在6MPa、1050℃条件下的携带固态粉末颗粒，通过拉瓦尔喷嘴使纯铜粉末或CuCr合金粉末加速至600m/s，撞击在电机硅钢环侧壁形成厚度均匀的铜层与CuCr合金层；
具体是：形成6层厚度1mm的铜层，以及与6层铜层交替层叠的5层厚度为1.1mm的CuCr合金层；
对得到的铜合金端环在温度430℃的条件下时效热处理4h。
实施例7：
将在步骤一中准备的电机硅钢环替换为硅钢管；
步骤一中选择平均粒径为30μm，氧含量0.04％，氮含量0.003％的纯铜粉末和CuCr合金粉末备用；CuCr合金粉末的Cr元素含量为0.8％；
步骤二中，将准备好的纯铜粉末、CuCr合金粉末加入冷喷涂装置；同时，将准备好的电机硅钢环固定在能够调节转速的旋转轴上；然后，电机硅钢环通过旋转轴驱动进行转动，工作气体在5.8MPa、1100℃条件下的携带固态粉末颗粒，通过拉瓦尔喷嘴使纯铜粉末或CuCr合金粉末加速至900m/s，撞击在电机硅钢环侧壁形成厚度均匀的铜层与CuCr合金层；
具体是：形成5层厚度1.5mm的铜层，以及与5层铜层交替层叠的6层厚度为1.3mm的CuCr合金层。
对得到的铜合金端环在温度440℃的条件下时效热处理4h。
试验例：根据冷喷涂成型技术采用上述实施例2～7的方法制造铜合金端环，并对制造出的铜合金进行测试，记录数据如下表：
表1：实施例2～7制造铜合金端环的性能
Figure BDA0003044200170000101
通过上表能够得到本方法制造的端环抗拉强度≥530MPa，导电率≥90.5％IACS；其中实施例7方法制造的铜合金端环性能优越，为上述实施例中的最佳方案，其制造的铜合金端环抗拉强度为628MPa、电导率为96.8％IACS。
利用铜粉、CuCr合金粉通过交替冷喷涂的方法制造的铜合金端环，不仅显著提高了端环的强度还提高了导电性，并且铜还具备优良的导热性；因此，确保高速轨道交通电机转子在运转中的高效运行，并且在一定程度上提高电子转子的使用寿命；对应用端环的高速轨道交通电机具有显著的改进作用。

Claims (10)

1.一种利用冷喷涂成型制备的铜铬合金端环，其特征在于，包括中心基体(1)，以及设置在所述中心基体上用于增加导电性的第一金属层(2)、用于增加强度的第二金属层(3)；
所述中心基体(1)是圆管形状的金属环；
所述第一金属层(2)、第二金属层(3)均围设在所述中心基体(1)的侧壁；所述第一金属层(2)包括多层间隔设置的单质金属层；所述第二金属层(3)包括多层间隔设置的合金金属层；
所述第一金属层(2)的单质金属层与第二金属层(3)的合金金属层以中心基体(1)的中心线为中心交替层叠围设在中心基体(1)外侧。
2.根据权利要求1所述的一种利用冷喷涂成型制备的铜铬合金端环，其特征在于，所述金属环为电机硅钢环；所述单质金属层是多层且每层厚度相同的铜层；所述合金金属层是多层且每层厚度相同的CuCr合金层。
3.一种利用冷喷涂成型制备铜铬合金端环的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：备料
准备电机硅钢环，以及分别制备纯铜粉末和CuCr合金粉末，并且分别对制备的纯铜粉末和CuCr合金粉末进行筛分；
选择平均粒径为10-60μm，氧含量＜0.05％，氮含量＜0.005％的纯铜粉末和CuCr合金粉末备用；
步骤二：交替层叠喷涂成型
首先，将准备好的纯铜粉末、CuCr合金粉末加入冷喷涂装置；同时，将准备好的电机硅钢环固定在能够调节转速的旋转轴上；
然后，电机硅钢环通过旋转轴驱动进行转动，高温高压的工作气体动力携带固态粉末颗粒，通过拉瓦尔喷嘴将纯铜粉末或CuCr合金粉末加速至超音速状态，使纯铜粉末或CuCr合金粉末高速撞击在电机硅钢环侧壁形成厚度均匀的铜层与CuCr合金层；工作气体的压力为5～8MPa，温度为900～1200℃；
其中，拉瓦尔喷嘴交替喷涂纯铜粉末与CuCr合金粉末，使喷涂的粉末能够在电机硅钢环上形成交替层叠的铜层与CuCr合金层，得到铜合金端环；
其中，经过拉瓦尔喷嘴加速后粉末的速度为200～1500m/s；
步骤三：热处理
对步骤二得到的铜合金端环进行时效热处理；
具体是：在温度400～600℃的条件下时效热处理3～6h；
步骤四：机加工
对步骤三热处理后的铜合金端环进行机械精加工，得到成品铜合金端环。
4.根据权利要求3所述的一种利用冷喷涂成型制备的铜铬合金端环的方法，其特征在于，所述步骤一准备的CuCr合金粉末中Cr元素含量为0.1～1.5％，O元素含量为0.008～0.04％，N元素含量为0.001～0.004％，余量为Cu和不可避免的杂质。
5.根据权利要求3所述的一种利用冷喷涂成型制备的铜铬合金端环的方法，其特征在于，步骤二在喷涂纯铜粉末与CuCr合金粉末时，形成3～13层交替层叠的铜层与CuCr合金层，且任一铜层或CuCr合金层厚度均控制在0.2～10mm范围内。
6.根据权利要求3所述的一种利用冷喷涂成型制备的铜铬合金端环的方法，其特征在于，所述步骤一采用真空感应气雾化技术分别制备纯铜粉末和CuCr合金粉末。
7.根据权利要求3所述的一种利用冷喷涂成型制备的铜铬合金端环的方法，其特征在于，将在步骤一中准备的电机硅钢环替换为硅钢管；在步骤二中通过拉瓦尔喷嘴将纯铜粉末或CuCr合金粉末加速至超音速状态，使纯铜粉末或CuCr合金粉末高速撞击在硅钢管侧壁形成厚度均匀且交替设置的铜层与CuCr合金层。
8.根据权利要求3所述的一种利用冷喷涂成型制备的铜铬合金端环的方法，其特征在于，步骤一中选择平均粒径为25μm，氧含量0.032％，氮含量0.003％的纯铜粉末和CuCr合金粉末备用；
步骤二中，将准备好的纯铜粉末、CuCr合金粉末加入冷喷涂装置；同时，将准备好的电机硅钢环固定在能够调节转速的旋转轴上；
然后，电机硅钢环通过旋转轴驱动进行转动，工作气体在5.6MPa、1000℃条件下的携带固态粉末颗粒，通过拉瓦尔喷嘴使纯铜粉末或CuCr合金粉末加速至600m/s，撞击在电机硅钢环侧壁形成厚度均匀的铜层与CuCr合金层；
具体是：形成6层厚度1mm的铜层，以及与6层铜层交替层叠的6层厚度为1.2mm的CuCr合金层。
9.根据权利要求3所述的一种利用冷喷涂成型制备的铜铬合金端环的方法，其特征在于，所述步骤一准备的电机硅钢环外径为60～180mm，壁厚为2～4mm。
10.根据权利要求3所述的一种利用冷喷涂成型制备的铜铬合金端环的方法，其特征在于，所述步骤二中电机硅钢环通过旋转轴驱动以300～700rpm转动。
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Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1166231A (zh) * 1995-10-10 1997-11-26 Abb·专利有限公司 制造接触件的方法及装置
EP1111631A2 (de) * 1999-12-17 2001-06-27 ABBPATENT GmbH Verfahren zur Herstellung eines Kontaktstückrohlings und eines Kontaktstückes sowie ein Kontaktstückrohling, ein Kontaktstück und eine Kontaktstückanordnung für Axialmagnetfeldanwendungen in einer Vakuumkammer
DE10212299A1 (de) * 2002-03-20 2003-10-09 Federal Mogul Burscheid Gmbh Verfahren zur Aufbringung thermischer Spritzschichten auf galvanisch beschichtete Bauteile
CN101678454A (zh) * 2007-06-01 2010-03-24 Abb技术股份公司 用于开关组件的触头元件的生产方法及触头元件
CN102341527A (zh) * 2009-02-02 2012-02-01 梯尔镀层有限公司 多层涂层
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
CN103459667A (zh) * 2011-03-23 2013-12-18 日本发条株式会社 层叠体、导电材料及层叠体的制造方法
CN105917434A (zh) * 2014-01-20 2016-08-31 伊顿公司 具有防电弧中心屏蔽件的真空断续器
CN111799116A (zh) * 2020-06-22 2020-10-20 陕西斯瑞新材料股份有限公司 一种快速成型铜铬复合触头制备方法
CN112195462A (zh) * 2020-09-22 2021-01-08 西安工程大学 一种铜铬复合涂层的制备方法
CN112658243A (zh) * 2020-11-21 2021-04-16 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
CN112663040A (zh) * 2020-11-10 2021-04-16 国网宁夏电力有限公司检修公司 一种隔离开关的表面修复方法

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1166231A (zh) * 1995-10-10 1997-11-26 Abb·专利有限公司 制造接触件的方法及装置
EP1111631A2 (de) * 1999-12-17 2001-06-27 ABBPATENT GmbH Verfahren zur Herstellung eines Kontaktstückrohlings und eines Kontaktstückes sowie ein Kontaktstückrohling, ein Kontaktstück und eine Kontaktstückanordnung für Axialmagnetfeldanwendungen in einer Vakuumkammer
DE10212299A1 (de) * 2002-03-20 2003-10-09 Federal Mogul Burscheid Gmbh Verfahren zur Aufbringung thermischer Spritzschichten auf galvanisch beschichtete Bauteile
CN101678454A (zh) * 2007-06-01 2010-03-24 Abb技术股份公司 用于开关组件的触头元件的生产方法及触头元件
CN102341527A (zh) * 2009-02-02 2012-02-01 梯尔镀层有限公司 多层涂层
CN103459667A (zh) * 2011-03-23 2013-12-18 日本发条株式会社 层叠体、导电材料及层叠体的制造方法
EP2690195A1 (en) * 2011-03-23 2014-01-29 NHK Spring Co., Ltd. Laminate, conductive material, and process for producing laminate
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
CN105917434A (zh) * 2014-01-20 2016-08-31 伊顿公司 具有防电弧中心屏蔽件的真空断续器
CN111799116A (zh) * 2020-06-22 2020-10-20 陕西斯瑞新材料股份有限公司 一种快速成型铜铬复合触头制备方法
CN112195462A (zh) * 2020-09-22 2021-01-08 西安工程大学 一种铜铬复合涂层的制备方法
CN112663040A (zh) * 2020-11-10 2021-04-16 国网宁夏电力有限公司检修公司 一种隔离开关的表面修复方法
CN112658243A (zh) * 2020-11-21 2021-04-16 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

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