CN117773094A - 一种Cu-W-Sb-Ni触头材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种Cu‑W‑Sb‑Ni触头材料的制备方法，具体为将一定比例的锑粉加入到铜粉中，通过混料机混合均匀，混合粉末置与模压模具中压制成型，将一定质量的钨粉，采用模压成型，并将压制的钨坯放置到有H2气保护的烧结炉进行烧结制成钨骨架，压制的锑粉与铜粉压坯放置到钨骨架上，通过氢气保护烧结炉进行熔渗烧结，将熔渗后的Cu‑W‑Sb‑Ni合金坯块置于烧结真空炉中进行加热处理，得到真空开关用Cu‑W‑Sb‑Ni合金材料。本发明与现有技术相比，其优点在于：通过此方法制备的材料可以达到耐电弧腐蚀、抗熔焊性能高、低截留值的要求。
Description
技术领域
本发明涉及电工合金材料制备方法技术领域，特别涉及一种Cu-W-Sb-Ni触头材料的制备方法。
背景技术
真空断路器由于具有开断能力高、绝缘好、体积小、质量轻等优点得到广泛应用。而且随着科学技术的进步以及需求越来越严格，人们对真空短路器的一些工作性能进行了优化升级。基此，对真空开关的触头材料的要求主要有一下几点：材料有高的热导率和导电率，开关时耐电弧烧蚀，开关时有号的抗焊接性能，高的短路电流时有高的熔化能，第的截留值等。为了达到以上的性能要求，单一的元素很难达到，需要有两种和两种以上的元素组合的复合材料才可以满足以上要求，一般情况会选择一种高导电导热的元素，如铜、银等，另外会选择一种耐高温的难熔金属，如钨、钼，还有为了降低材料的抗熔焊性和降低截留值而添加其它的少量元素，如Sb、Bi等。
目前，对此复合材料的制备方法报道较少，本专利基于选择的两种金属元素的熔点相差比较大，难以采用熔炼的方式完成，而采用粉末冶金的方式进行合金的制造，这也是钨基合金的常规制造方法，本专利技术采用粉料混合、压型、骨架烧结、溶渗的方式进行合金制造，并通过后续的真空热处理的方式来达到真空开关所要求的材料性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种Cu-W-Sb-Ni真空开关用触头复合材料的制造方法，通过此方法制备的材料可以达到耐电弧腐蚀、抗熔焊性能高、低截留值的要求。
本发明提供了一种Cu-W-Sb-Ni触头材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将一定比例的锑粉加入到铜粉中，通过高速混料机混合均匀，锑粉与铜粉的混合粉末置于钢制模具中压制成型；
步骤二：称取一定质量的钨粉和纳米镍粉进行配比，通过高速混料机混合均匀，采用模压成型，并将压制的钨坯放置到有保护气的烧结炉进行烧结，制成钨骨架；
步骤三：压制的锑粉与铜粉压坯放置到时钨骨架上，通过具有保护气体的烧结炉进行熔渗烧结；
步骤四：将熔渗后的Cu-W-Sb-Ni合金坯块置于烧结真空炉中进行加热处理，得到真空开关用Cu-W-Sb-Ni合金材料。
在步骤一中，所述锑铜混合重量比在0.8～1:30。
在步骤一中，所述的锑粉的平均粒度在45-50微米，纯度大于99.9％。
在步骤二中，所述的钨粉粒度为4-8微米，纳米镍粉粒度在50-60纳米，镍粉和钨粉重量比在0.5～1:70；高速混合机的转速为2500-3000转/分钟，混合10-15分钟。
在步骤二中，所述的保护气体为H2气体，烧结温度1250-1300℃，烧结保温时间为4-5小时。
在步骤三中，所述的保护气体为H2或氮气，少烧结温度在1350-1400℃，烧结保温时间2-3小时。
在步骤四中，所述的真空处理温度再800-900℃，保温时间1-2小时，真空度高于1.0×10-3Pa。
本发明与现有技术相比，其优点在于：
本发明所述的Cu-W-Sb-Ni触头材料的制备方法，通过此方法制备的材料可以达到耐电弧腐蚀、抗熔焊性能高、低截留值的要求。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为100X金相照片；
图2为500X金相照片。
具体实施方式
下面将结合具体的实施方案对本发明进行进一步的解释，但并不局限本发明，说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。
实施例1
将锑粉和铜粉按照重量比0.8:30进行配比，装入混料机中，并按照2500转/分钟转速混合10分钟，混合好的粉料放入钢制模具中压制成型；按照重量比为0.5:70称取纳米镍粉和钨粉进行配比，装入混料机中，并按照2500并按照2500转/分钟转速混合10分钟，混合好的粉料放入钢制模具中压制成型，坯料密度按照9.7g/cm3进行控制，压制后的镍钨坯料进行骨架烧结，烧结温度为1250℃，保温时间4小时，并通氢气进行还原，氢气流量控制在0.4L/min，制备触钨骨架；将压制好的锑铜坯料放置到镍钨骨架坯块上侧，并通过气氛烧结炉进行烧结溶渗，烧结温度1350℃，保温时间2小时，氢气流量0.4L/min，烧结制备触触Cu-W-Sb-Ni合金材料；烧结后的Cu-W-Sb-Ni合金材料放置在真空烧结炉内进加热处理，处理温度为800℃，保温时间1小时，真空度高于1.0×10-3Pa，随炉冷却。
所得Cu-W-Sb-Ni合金硬221HB，密度13.9g/cm3，电导率24.5％IACS。
实施例2
将锑粉和铜粉按照重量比0.9:30进行配比，装入混料机中，并按照2500转/分钟转速混合15分钟，混合好的粉料放入钢制模具中压制成型；按照重量比为0.5:70称取纳米镍粉和钨粉进行配比，装入混料机中，并按照2500并按照2500转/分钟转速混合10分钟，混合好的粉料放入钢制模具中压制成型，坯料密度按照9.7g/cm3进行控制，压制后的镍钨坯料进行骨架烧结，烧结温度为1270℃，保温时间4小时，并通氢气进行还原，氢气流量控制在0.4L/min，制备触钨骨架；将压制好的锑铜坯料放置到镍钨骨架坯块上侧，并通过气氛烧结炉进行烧结溶渗，烧结温度1350℃，保温时间2小时，氢气流量0.4L/min，烧结制备触触Cu-W-Sb-Ni合金材料；烧结后的Cu-W-Sb-Ni合金材料放置在真空烧结炉内进加热处理，处理温度为800℃，保温时间1小时，真空度高于1.0×10-3Pa，随炉冷却。
所得Cu-W-Sb-Ni合金硬229HB，密度13.9g/cm3，电导率23.7％IACS。
实施例3
将锑粉和铜粉按照重量比1:30进行配比，装入混料机中，并按照3000转/分钟转速混合15分钟，混合好的粉料放入钢制模具中压制成型；按照重量比为0.5:70称取纳米镍粉和钨粉进行配比，装入混料机中，并按照2500并按照2500转/分钟转速混合10分钟，混合好的粉料放入钢制模具中压制成型，坯料密度按照9.7g/cm3进行控制，压制后的镍钨坯料进行骨架烧结，烧结温度为1270℃，保温时间5小时，并通氢气进行还原，氢气流量控制在0.4L/min，制备触钨骨架；将压制好的锑铜坯料放置到镍钨骨架坯块上侧，并通过气氛烧结炉进行烧结溶渗，烧结温度1350℃，保温时间2小时，氢气流量0.4L/min，烧结制备触触Cu-W-Sb-Ni合金材料；烧结后的Cu-W-Sb-Ni合金材料放置在真空烧结炉内进加热处理，处理温度为850℃，保温时间1小时，真空度高于1.0×10-3Pa，随炉冷却。
所得Cu-W-Sb-Ni合金硬235HB，密度13.83g/cm3，电导率23.1％IACS。
实施例4
将锑粉和铜粉按照重量比1:30进行配比，装入混料机中，并按照3000转/分钟转速混合15分钟，混合好的粉料放入钢制模具中压制成型；按照重量比为0.8:70称取纳米镍粉和钨粉进行配比，装入混料机中，并按照2500转/分钟转速混合15分钟，混合好的粉料放入钢制模具中压制成型，坯料密度按照9.7g/cm3进行控制，压制后的镍钨坯料进行骨架烧结，烧结温度为1250℃，保温时间4小时，并通氢气进行还原，氢气流量控制在0.4L/min，制备触钨骨架；将压制好的锑铜坯料放置到镍钨骨架坯块上侧，并通过气氛烧结炉进行烧结溶渗，烧结温度1370℃，保温时间2小时，氢气流量0.4L/min，烧结制备触触Cu-W-Sb-Ni合金材料；烧结后的Cu-W-Sb-Ni合金材料放置在真空烧结炉内进加热处理，处理温度为900℃，保温时间1小时，真空度高于1.0×10-3Pa，随炉冷却。
所得Cu-W-Sb-Ni合金硬236HB，密度14.3g/cm3，电导率22.6％IACS。
实施例5
将锑粉和铜粉按照重量比1:30进行配比，装入混料机中，并按照3000转/分钟转速混合15分钟，混合好的粉料放入钢制模具中压制成型；按照重量比为1:70称取纳米镍粉和钨粉进行配比，装入混料机中，并按照2500并按照3000转/分钟转速混合15分钟，混合好的粉料放入钢制模具中压制成型，坯料密度按照9.7g/cm3进行控制，压制后的镍钨坯料进行骨架烧结，烧结温度为1250℃，保温时间4小时，并通氢气进行还原，氢气流量控制在0.4L/min，制备触钨骨架；将压制好的锑铜坯料放置到镍钨骨架坯块上侧，并通过气氛烧结炉进行烧结溶渗，烧结温度1400℃，保温时间2小时，氢气流量0.4L/min，烧结制备触触Cu-W-Sb-Ni合金材料；烧结后的Cu-W-Sb-Ni合金材料放置在真空烧结炉内进加热处理，处理温度为900℃，保温时间2小时，真空度高于1.0×10-3Pa，随炉冷却。
所得Cu-W-Sb-Ni合金硬245HB，密度14.6g/cm3，电导率22.4％IACS。
本发明未尽事宜为公知技术。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种Cu-W-Sb-Ni触头材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：将一定比例的锑粉加入到铜粉中，通过高速混料机混合均匀，锑粉与铜粉的混合粉末置于钢制模具中压制成型；
步骤二：称取一定质量的钨粉和纳米镍粉进行配比，通过高速混料机混合均匀，采用模压成型，并将压制的钨坯放置到有保护气的烧结炉进行烧结，制成钨骨架；
步骤三：压制的锑粉与铜粉压坯放置到时钨骨架上，通过具有保护气体的烧结炉进行熔渗烧结；
步骤四：将熔渗后的Cu-W-Sb-Ni合金坯块置于烧结真空炉中进行加热处理，得到真空开关用Cu-W-Sb-Ni合金材料。
2.根据权利要求1所述的Cu-W-Sb-Ni触头材料的制备方法，其特征在于，在步骤一中，所述锑铜混合重量比在0.8～1:30。
3.根据权利要求1所述的Cu-W-Sb-Ni触头材料的制备方法，其特征在于，在步骤一中，所述的锑粉的平均粒度在45-50微米，纯度大于99.9％。
4.根据权利要求1所述的Cu-W-Sb-Ni触头材料的制备方法，其特征在于，在步骤二中，所述的钨粉粒度为4-8微米，纳米镍粉粒度在50-60纳米，镍粉和钨粉重量比在0.5～1:70；高速混合机的转速为2500-3000转/分钟，混合10-15分钟。
5.根据权利要求1所述的Cu-W-Sb-Ni触头材料的制备方法，其特征在于，在步骤二中，所述的保护气体为H2气体，烧结温度1250-1300℃，烧结保温时间为4-5小时。
6.根据权利要求1所述的Cu-W-Sb-Ni触头材料的制备方法，其特征在于，在步骤三中，所述的保护气体为H2或氮气，少烧结温度在1350-1400℃，烧结保温时间2-3小时。
7.根据权利要求1所述的Cu-W-Sb-Ni触头材料的制备方法，其特征在于，在步骤四中，所述的真空处理温度再800-900℃，保温时间1-2小时，真空度高于1.0×10-3Pa。
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