CN117904474A - 一种耐烧蚀低气体含量的铜铬触头及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐烧蚀低气体含量的铜铬触头及其制备方法，属于铜基复合材料领域，本发明的制备方法将碳粉与铬粉烘干后混合得到含碳铬粉；含碳铬粉在真空条件下脱气、烧结制得铬骨架；将铬骨架、无氧铜棒和钨粉按照预设比例混合后在真空条件下加热，当铜和铬开始熔化时通入惰性气体达到预设压力，继续加热直至铜和铬全部熔化后，降低加热功率进行精炼，精炼后的熔体进行浇铸得到铸锭；将铸锭进行修型、热处理、模锻和校直处理得到棒料，对棒料进行热处理后冷却得到铜铬触头。本发明制备的铜铬触头具有低含气量，在高电压等级下能够大大提高真空开关的绝缘性；同时也具有高耐压和耐烧蚀特性，电导率高，可以消除真空开关温升效应。
Description
技术领域
本发明涉及铜基复合材料制备技术领域，涉及真空开关触头材料的制备方法，特别是涉及一种耐烧蚀低气体含量的铜铬触头及其制备方法。
背景技术
铜铬触头具有优良的开断能力、较好的耐压特性、良好的耐电弧烧蚀性和抗熔焊性能，已在中低压真空开关中得到广泛使用，随着全球双碳革命驱动72.5kV、126kV、252kV等级SF6高压开关逐步被真空开关取代，高压真空开关有望快速发展。铜铬触头作为真空开关的核心材料，如何提高触头的耐烧蚀、耐绝缘性和降低触头的气体含量成为铜铬触头是否能成功运用于高压真空开关的关键因素。
目前制备铜铬触头的工艺主要有粉末冶金、真空熔铸、真空熔渗及电弧熔炼，但是这些工艺制备的触头存在以下问题：1、耐压、耐烧蚀能力较差，目前工艺制备的铜铬触头仅只适用于1.2kV-72.5kV的中低压真空开光中，对于电压等级大于72.5kV的高压真空开关，铜铬触头还存在绝缘性不足，电弧烧蚀严重的问题；2、气体含量高，对于中低压真空开关，含气量偏高对真空开关的耐压影响较小，而对于高压、超高压真空开关含气量偏高对影响真空开关的绝缘性和灭弧能力。
发明内容
针对上述现有技术制备的铜铬触头耐压、耐烧蚀能力较差，气体含量较高的问题，提供了一种耐烧蚀低气体含量的铜铬触头及其制备方法，本发明制备的铜铬触头具有耐电压等级高、耐腐蚀性好以及气体含量低的优异性能。
为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种耐烧蚀低气体含量的铜铬触头的制作方法，包括以下步骤：
将碳粉与铬粉烘干后混合得到含碳铬粉；含碳铬粉在真空条件下脱气、烧结制得铬骨架；
将铬骨架、无氧铜棒和钨粉按照预设比例混合后在真空条件下加热，当铜和铬开始熔化时通入惰性气体达到预设压力，继续加热直至铜和铬全部熔化后，降低加热功率进行精炼，精炼后的熔体进行浇铸得到铸锭；
将铸锭进行修型、热处理、模锻和校直处理得到棒料，对棒料进行热处理后冷却得到铜铬触头。
所述碳粉与铬粉的比例为0.2～0.4∶99.8～99.6。
所述铬粉的粒径为-80～+240目；碳粉的粒径为200～300目。
所述含碳铬粉在真空条件下脱气、烧结制得铬骨架，具体为：
含碳铬粉置于真空度≤1x10-2Pa的环境中，加热到预设温度，进行保温脱气处理；
脱气处理后温度升到900℃～960℃，保温120min烧结制得铬骨架。
所述预设比例以重量百分比计，铬骨架、无氧铜棒和钨粉的比重为24.5～39.8wt％∶75～60wt％∶0.2～0.5wt％。
所述将铬骨架、无氧铜棒和钨粉按照预设比例混合后在真空条件下加热，具体为：在真空度≤1x10-2Pa时开始加热，加热功率从10KW开始，阶梯式增加加热功率进行加热。
所述预设压力为﹣0.06～﹣0.08MPa。
所述熔体的浇铸温度与铬含量有关，铜铬25材料浇铸温度为1550℃～1600℃；铜铬30材料浇铸温度为1600℃～1700℃；铜铬40材料的浇铸温度为1750℃～1850℃。
所述精炼后的熔体进行浇铸，熔体以100-350℃/mm定向冷却。
采用上述制备方法制得的铜铬触头，包括铜铬25～铜铬40触头。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明通过采用预制低气体含量的铬骨架代替传统的铬块所制备的铜铬触头气体含量更低，在高电压等级下能够大大提高真空开关的绝缘性；本发明在真空熔炼过程中添加微量的钨元素提高了触头的耐压性和抗烧蚀性，本发明制备的触头耐压等级最高达到72.5Kv；本发明制备的铜铬触头致密性高，铜铬25触头、铜铬30触头、铜铬40触头密度分别为8.36-8.39g/cm3、8.29-8.30g/cm3、8.10-8.12g/cm3，对应的致密度分别为98.7％-99.0％、98.8％-98.9％、98.6％-98.8％，接近全致密，大大降低了触头在燃弧过程中的重燃概率；电导率高的触头可以消除真空开关温升效应，本发明制备的铜铬触头硬度和电导率明显也有明显的提高，最高硬度达到85HB，耐压等级最高达到72.5Kv；电导率最高能达到31MS/m，因此，本发明制备的铜铬触头具有低含气量、高耐压和耐烧蚀特性。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍：
图1为本发明的铜铬触头制备方法的流程图。
具体实施方式
由于铜铬材料制备的电触头具有优良的开断能力、耐压特性及良好的耐电弧烧蚀性和抗熔焊性能，因此被广泛应用在中低压真空开关中。但对于电压等级≥40.5kV的真空开关，铜铬触头要求具有低气体含量、高的耐压耐烧蚀能力。目前采用常规的铜铬触头制备方法制备的触头存在气体含量高、耐电压耐烧蚀能力差的缺点。
为了制备低气体含量、耐高压耐腐蚀的铜铬触头，本发明首先在真空烧结炉中将铬粉制成铬骨架，然后在真空感应熔炼炉中将铬骨架、无氧铜棒及微量钨粉熔炼成合金化液相，最后将液态金属浇铸到水冷模套中进行快速冷却结晶固化成铸锭，再将铸锭锻造、热处理后加工成低气体含量、耐烧蚀的铜铬触头。本发明采用真空烧结+真空熔铸方法制备的触头不仅气体含量低，且耐压性好。
本发明一种耐烧蚀低气体含量的铜铬触头的制备方法，包括以下步骤：
备料：铬粉：纯度≥99.50％，粒径为﹣80～+240目；碳粉：纯度≥99.5％，粒径为200目～300目；无氧铜棒：Cu+Ag≥99.70％，无氧铜棒表面没有油污、电解残渣和氧化现象；钨粉：纯度≥99.5％，粒径为325目。
预制低气体含量的铬骨架包括混料、装料、烧结过程，具体步骤如下：
混料：首先将碳粉与铬粉按照0.2～0.4∶99.8～99.6的比例混合，然后放在真空烘箱，温度设置为60-80℃，烘制6小时，最后放在混料机中混料1～3小时得到含碳铬粉。
装料：将含碳铬粉装入石墨坩埚中振实，再将石墨坩埚置于真空烧结炉中。
烧结：依次开启机械泵、罗茨泵及扩散泵抽真空，当真空度≤1x10-2Pa时开始加热，加热到700℃，保温120min进行脱气处理，随后将温度升到900℃～960℃，保温120min烧结制得铬骨架。
按照重量百分比计，铬骨架、无氧铜棒和钨粉的占比为24.5～39.8wt％∶75～60wt％∶0.2-0.5wt％，将铬骨架、无氧铜棒和钨粉按比例进行配料，配好的料装入感应炉的氧化钙坩埚中；抽真空使得感应炉内真空度≤1x10-2Pa后开始加热；加热功率从10KW按照每隔10分钟增加10KW幅度的方式阶梯式加热，当铜和铬开始熔化时，通入高纯惰性气体，纯度≥99.999％，使得感应炉内压力达到-0.06-0.08MPa时停止通气；继续增加加热功率直到铜和铬完全熔化后，将功率降低至10KW，再精炼10-15分钟后将熔体快速浇铸到水冷模套中获得了铸锭。熔体的浇铸温度与铬含量有关，铜铬25材料浇铸温度为1550℃-1600℃；铜铬30材料浇铸温度为1600℃-1700℃；铜铬40材料的浇铸温度为1750℃-1850℃；将浇铸速度控制在使液体高度保持在已凝固铸锭上方的5mm-20mm时，且水冷模套的水压0.3MPa-0.4MPa，回水温度≤35℃时，熔体在水冷模套中会以100-350℃/mm的温度定向冷却，这样防止了材料在结晶过程中出现铬大范围的偏析现象。
将铸锭的冒口和底面锯掉，冒口锯到无缩孔为止，底面锯掉5-10mm，然后将铸锭加热到900℃-950℃，采用筛子进行模锻，锻到规定的尺寸后将棒料校直处理。
将棒料采用井式热处理炉进行热处理，热处理温度为750℃，保温240min，随炉自然冷却，得到了低气体含量、耐烧蚀的铜铬触头材料。
本发明采用上述的制备方法制得铜铬25～铜铬40触头。
以下实施例中，如无特别说明，所用的各材料均可通过普通渠道获得；所采用的测试方法为本领域的常规方法；其中，铜粉购买自重庆有研重冶新材料有限公司，批号：237-282；铬粉购买自中鸿，批号：230719-01；无氧铜棒购买自金川，批号：230716-32-2。
实施例中均采用以下原料：铬粉：纯度≥99.50％，粒径为﹣80～+240目；碳粉：纯度≥99.5％，粒径为200目～300目；无氧铜棒：Cu+Ag≥99.70％，无氧铜棒表面没有油污、电解残渣和氧化现象；钨粉：纯度≥99.5％，粒径为325目。
实施例1：铜铬25触头制备
按照重量百分比计，铬粉占99.8wt％、碳粉占0.2wt％的配比制成混合料，将混合料在真空干燥箱烘制6小时，烘料温度为60℃；将烘干的混合料装入混料机进行混料，混料时间为3小时得到含碳铬粉；
将含碳铬粉装入规格为的坩埚中，采用0.5mm振幅的振粉机，振实30s；然后置于真空烧结炉，真空度为2.2x10-3Pa开始加热，120min加热到700℃，保温120min进行脱气处理，随后将温度升到900℃，保温120min烧结成铬骨架；
将铬骨架、无氧铜棒、钨粉按照重量百分比为：24.8wt％∶75wt％∶0.2wt％进行配料，配好的料装入感应炉的氧化钙坩埚中；抽真空使得感应炉内真空度为1.5x10-3Pa时开始加热，加热功率从10KW按照每隔10分钟增加10KW幅度的方式阶梯式加热，当铜和铬开始熔化时，通入氩气至感应炉内压力达到-0.06MPa，继续增加加热功率直到铜和铬完全化清后，将功率降低至10KW，再精炼10分钟，待熔体温度为1550℃时进行浇铸，浇铸速度控制在使液体高度保持在已凝固铸锭上方的5mm-10mm时，水冷模套的水压为0.3MPa，回水温度25℃得到铸锭；
将铸锭的冒口锯到无缩孔为止，底面锯掉8mm，然后将铸锭加热到900℃，采用筛子进行模锻，模锻到规定的尺寸的棒料后进行校直处理，再将棒料用井式热处理炉进行热处理，温度为750℃，保温240min进行热处理，随炉自然冷却，得到铜铬25触头。
对所制备的铜铬25触头进行相关性能的测试，测试结果如表1所示。
实施例2：铜铬25触头制备
按照重量百分比计，铬粉占99.7wt％、碳粉占0.3wt％的配比制成混合料，将混合料在真空干燥箱烘制6小时，烘料温度为80℃；将烘干的混合料装入混料机进行混料，混料时间为3小时得到含碳铬粉；
将含碳铬粉装入规格为的坩埚中，采用0.5mm振幅的振粉机，振实30s；然后置于真空烧结炉，真空度为1.8x10-3Pa开始加热，120min加热到700℃，保温120min进行脱气处理，随后将温度升到930℃，保温120min烧结成铬骨架；
将铬骨架、无氧铜棒、钨粉按照重量百分比为：24.7wt％∶75wt％∶0.3wt％进行配料，配好的料装入感应炉的氧化钙坩埚中；抽真空使得感应炉内真空度为1.3x10-3Pa时开始加热，加热功率从10KW按照每隔10分钟增加10KW幅度的方式阶梯式加热，当铜和铬开始熔化时，通入氩气至感应炉内压力达到-0.07MPa，继续增加加热功率直到铜和铬完全化清后，将功率降低至10KW，再精炼12分钟，待熔体温度为1580℃时进行浇铸，浇铸速度控制在使液体高度保持在已凝固铸锭上方的5mm-10mm时，水冷模套的水压为0.4MPa，回水温度25℃得到铸锭；
将铸锭的冒口锯到无缩孔为止，底面锯掉8mm，然后将铸锭加热到900℃，采用筛子进行模锻，模锻到规定的尺寸的棒料后进行校直处理，再将棒料用井式热处理炉进行热处理，温度为750℃，保温240min进行热处理，随炉自然冷却，得到铜铬25触头。
对所制备的铜铬25触头进行相关性能的测试，测试结果如表1所示。
实施例3：铜铬25触头制备
按照重量百分比计，铬粉占99.6wt％、碳粉占0.4wt％的配比制成混合料，将混合料在真空干燥箱烘制6小时，烘料温度为80℃；将烘干的混合料装入混料机进行混料，混料时间为3小时得到含碳铬粉；
将含碳铬粉装入规格为的坩埚中，采用0.5mm振幅的振粉机，振实30s；然后置于真空烧结炉，真空度为1.1x10-3Pa开始加热，120min加热到700℃，保温120min进行脱气处理，随后将温度升到960℃，保温120min烧结成铬骨架；
将铬骨架、无氧铜棒、钨粉按照重量百分比为：24.5wt％∶75wt％∶0.5wt％进行配料，配好的料装入感应炉的氧化钙坩埚中；抽真空使得感应炉内真空度为1.3x10-3Pa时开始加热，加热功率从10KW按照每隔10分钟增加10KW幅度的方式阶梯式加热，当铜和铬开始熔化时，通入氩气至感应炉内压力达到-0.08MPa，继续增加加热功率直到铜和铬完全化清后，将功率降低至10KW，再精炼15分钟，待熔体温度为1600℃时进行浇铸，浇铸速度控制在使液体高度保持在已凝固铸锭上方的5mm-10mm时，水冷模套的水压为0.4MPa，回水温度25℃得到铸锭；
将铸锭的冒口锯到无缩孔为止，底面锯掉8mm，然后将铸锭加热到900℃，采用筛子进行模锻，模锻到规定的尺寸的棒料后进行校直处理，再将棒料用井式热处理炉进行热处理，温度为750℃，保温240min进行热处理，随炉自然冷却，得到铜铬25触头。
对所制备的铜铬25触头进行相关性能的测试，测试结果如表1所示。
实施例4：铜铬30触头制备
按照重量百分比计，铬粉占99.8wt％、碳粉占0.2wt％的配比制成混合料，将混合料在真空干燥箱烘制6小时，烘料温度为60℃；将烘干的混合料装入混料机进行混料，混料时间为3小时得到含碳铬粉；
将含碳铬粉装入规格为的坩埚中，采用0.5mm振幅的振粉机，振实30s；然后置于真空烧结炉，真空度为2.5x10-3Pa开始加热，120min加热到700℃，保温120min进行脱气处理，随后将温度升到900℃，保温120min烧结成铬骨架；
将铬骨架、无氧铜棒、钨粉按照重量百分比为：29.8wt％∶70wt％∶0.2wt％进行配料，配好的料装入感应炉的氧化钙坩埚中；抽真空使得感应炉内真空度为2.1x10-3Pa时开始加热，加热功率从10KW按照每隔10分钟增加10KW幅度的方式阶梯式加热，当铜和铬开始熔化时，通入氩气至感应炉内压力达到-0.06MPa，继续增加加热功率直到铜和铬完全熔化后，将功率降低至10KW，再精炼10分钟，待熔体温度为1600℃时进行浇铸，浇铸速度控制在使液体高度保持在已凝固铸锭上方的5mm-10mm时，水冷模套的水压为0.3MPa，回水温度25℃得到铸锭；
将铸锭的冒口锯到无缩孔为止，底面锯掉8mm，然后将铸锭加热到900℃，采用筛子进行模锻，模锻到规定的尺寸的棒料后进行校直处理，再将棒料用井式热处理炉进行热处理，温度为750℃，保温240min进行热处理，随炉自然冷却，得到铜铬30触头。
对所制备的铜铬30触头进行相关性能的测试，测试结果如表1所示。
实施例4：铜铬30触头制备
按照重量百分比计，铬粉占99.7wt％、碳粉占0.3wt％的配比制成混合料，将混合料在真空干燥箱烘制6小时，烘料温度为60℃；将烘干的混合料装入混料机进行混料，混料时间为3小时得到含碳铬粉；
将含碳铬粉装入规格为的坩埚中，采用0.5mm振幅的振粉机，振实30s；然后置于真空烧结炉，真空度为1.9x10-3Pa开始加热，120min加热到700℃，保温120min进行脱气处理，随后将温度升到930℃，保温120min烧结成铬骨架；
将铬骨架、无氧铜棒、钨粉按照重量百分比为：29.7wt％∶70wt％∶0.3wt％进行配料，配好的料装入感应炉的氧化钙坩埚中；抽真空使得感应炉内真空度为1.5x10-3Pa时开始加热，加热功率从10KW按照每隔10分钟增加10KW幅度的方式阶梯式加热，当铜和铬开始熔化时，通入氮气至感应炉内压力达到-0.07MPa，继续增加加热功率直到铜和铬完全熔化后，将功率降低至10KW，再精炼12分钟，待熔体温度为1650℃时进行浇铸，浇铸速度控制在使液体高度保持在已凝固铸锭上方的5mm-10mm时，水冷模套的水压为0.3MPa，回水温度25℃得到铸锭；
将铸锭的冒口锯到无缩孔为止，底面锯掉8mm，然后将铸锭加热到900℃，采用筛子进行模锻，模锻到规定的尺寸的棒料后进行校直处理，再将棒料用井式热处理炉进行热处理，温度为750℃，保温240min进行热处理，随炉自然冷却，得到铜铬30触头。
对所制备的铜铬30触头进行相关性能的测试，测试结果如表1所示。
实施例5：铜铬30触头制备
按照重量百分比计，铬粉占99.7wt％、碳粉占0.3wt％的配比制成混合料，将混合料在真空干燥箱烘制6小时，烘料温度为60℃；将烘干的混合料装入混料机进行混料，混料时间为3小时得到含碳铬粉；
将含碳铬粉装入规格为的坩埚中，采用0.5mm振幅的振粉机，振实30s；然后置于真空烧结炉，真空度为1.9x10-3Pa开始加热，120min加热到700℃，保温120min进行脱气处理，随后将温度升到930℃，保温120min烧结成铬骨架；
将铬骨架、无氧铜棒、钨粉按照重量百分比为：29.7wt％∶70wt％∶0.3wt％进行配料，配好的料装入感应炉的氧化钙坩埚中；抽真空使得感应炉内真空度为1.5x10-3Pa时开始加热，加热功率从10KW按照每隔10分钟增加10KW幅度的方式阶梯式加热，当铜和铬开始熔化时，通入氮气至感应炉内压力达到-0.07MPa，继续增加加热功率直到铜和铬完全熔化后，将功率降低至10KW，再精炼12分钟，待熔体温度为1650℃时进行浇铸，浇铸速度控制在使液体高度保持在已凝固铸锭上方的5mm-10mm时，水冷模套的水压为0.3MPa，回水温度25℃得到铸锭；
将铸锭的冒口锯到无缩孔为止，底面锯掉8mm，然后将铸锭加热到900℃，采用筛子进行模锻，模锻到规定的尺寸的棒料后进行校直处理，再将棒料用井式热处理炉进行热处理，温度为750℃，保温240min进行热处理，随炉自然冷却，得到铜铬30触头。
对所制备的铜铬30触头进行相关性能的测试，测试结果如表1所示。
实施例6：铜铬30触头制备
按照重量百分比计，铬粉占99.6wt％、碳粉占0.4wt％的配比制成混合料，将混合料在真空干燥箱烘制6小时，烘料温度为80℃；将烘干的混合料装入混料机进行混料，混料时间为3小时得到含碳铬粉；
将含碳铬粉装入规格为的坩埚中，采用0.5mm振幅的振粉机，振实30s；然后置于真空烧结炉，真空度为1.0x10-3Pa开始加热，120min加热到700℃，保温120min进行脱气处理，随后将温度升到960℃，保温120min烧结成铬骨架；
将铬骨架、无氧铜棒、钨粉按照重量百分比为：29.5wt％∶70wt％∶0.5wt％进行配料，配好的料装入感应炉的氧化钙坩埚中；抽真空使得感应炉内真空度为1.2x10-3Pa时开始加热，加热功率从10KW按照每隔10分钟增加10KW幅度的方式阶梯式加热，当铜和铬开始熔化时，通入氮气至感应炉内压力达到-0.08MPa，继续增加加热功率直到铜和铬完全熔化后，将功率降低至10KW，再精炼15分钟，待熔体温度为1700℃时进行浇铸，浇铸速度控制在使液体高度保持在已凝固铸锭上方的5mm-10mm时，水冷模套的水压为0.4MPa，回水温度25℃得到铸锭；
将铸锭的冒口锯到无缩孔为止，底面锯掉8mm，然后将铸锭加热到900℃，采用筛子进行模锻，模锻到规定的尺寸的棒料后进行校直处理，再将棒料用井式热处理炉进行热处理，温度为750℃，保温240min进行热处理，随炉自然冷却，得到铜铬30触头。
对所制备的铜铬30触头进行相关性能的测试，测试结果如表1所示。
实施例7：铜铬40触头制备
按照重量百分比计，铬粉占99.8wt％、碳粉占0.2wt％的配比制成混合料，将混合料在真空干燥箱烘制6小时，烘料温度为60℃；将烘干的混合料装入混料机进行混料，混料时间为3小时得到含碳铬粉；
将含碳铬粉装入规格为的坩埚中，采用0.5mm振幅的振粉机，振实30s；然后置于真空烧结炉，真空度为2.0x10-3Pa开始加热，120min加热到700℃，保温120min进行脱气处理，随后将温度升到900℃，保温120min烧结成铬骨架；
将铬骨架、无氧铜棒、钨粉按照重量百分比为：39.8wt％∶60wt％∶0.2wt％进行配料，配好的料装入感应炉的氧化钙坩埚中；抽真空使得感应炉内真空度为2.3x10-3Pa时开始加热，加热功率从10KW按照每隔10分钟增加10KW幅度的方式阶梯式加热，当铜和铬开始熔化时，通入氮气至感应炉内压力达到-0.06MPa，继续增加加热功率直到铜和铬完全化清后，将功率降低至10KW，再精炼10分钟，待熔体温度为1750℃时进行浇铸，浇铸速度控制在使液体高度保持在已凝固铸锭上方的10mm-20mm时，水冷模套的水压为0.3MPa，回水温度25℃得到铸锭；
将铸锭的冒口锯到无缩孔为止，底面锯掉8mm，然后将铸锭加热到900℃，采用筛子进行模锻，模锻到规定的尺寸的棒料后进行校直处理，再将棒料用井式热处理炉进行热处理，温度为750℃，保温240min进行热处理，随炉自然冷却，得到铜铬40触头。
对所制备的铜铬40触头进行相关性能的测试，测试结果如表1所示。
实施例8：铜铬40触头制备
按照重量百分比计，铬粉占99.7wt％、碳粉占0.3wt％的配比制成混合料，将混合料在真空干燥箱烘制6小时，烘料温度为60℃；将烘干的混合料装入混料机进行混料，混料时间为3小时得到含碳铬粉；
将含碳铬粉装入规格为的坩埚中，采用0.5mm振幅的振粉机，振实30s；然后置于真空烧结炉，真空度为1.6x10-3Pa开始加热，120min加热到700℃，保温120min进行脱气处理，随后将温度升到930℃，保温120min烧结成铬骨架；
将铬骨架、无氧铜棒、钨粉按照重量百分比为：39.7wt％∶60wt％∶0.3wt％进行配料，配好的料装入感应炉的氧化钙坩埚中；抽真空使得感应炉内真空度为1.3x10-3Pa时开始加热，加热功率从10KW按照每隔10分钟增加10KW幅度的方式阶梯式加热，当铜和铬开始熔化时，通入氮气至感应炉内压力达到-0.07MPa，继续增加加热功率直到铜和铬完全化清后，将功率降低至10KW，再精炼12分钟，待熔体温度为1800℃时进行浇铸，浇铸速度控制在使液体高度保持在已凝固铸锭上方的10mm-20mm时，水冷模套的水压为0.3MPa，回水温度25℃得到铸锭；
将铸锭的冒口锯到无缩孔为止，底面锯掉8mm，然后将铸锭加热到900℃，采用筛子进行模锻，模锻到规定的尺寸的棒料后进行校直处理，再将棒料用井式热处理炉进行热处理，温度为750℃，保温240min进行热处理，随炉自然冷却，得到铜铬40触头。
对所制备的铜铬40触头进行相关性能的测试，测试结果如表1所示。
实施例9：铜铬40触头制备
按照重量百分比计，铬粉占99.6wt％、碳粉占0.4wt％的配比制成混合料，将混合料在真空干燥箱烘制6小时，烘料温度为60℃；将烘干的混合料装入混料机进行混料，混料时间为3小时得到含碳铬粉；
将含碳铬粉装入规格为的坩埚中，采用0.5mm振幅的振粉机，振实30s；然后置于真空烧结炉，真空度为1.2x10-3Pa开始加热，120min加热到700℃，保温120min进行脱气处理，随后将温度升到960℃，保温120min烧结成铬骨架；
将铬骨架、无氧铜棒、钨粉按照重量百分比为：39.5wt％∶60wt％∶0.5wt％进行配料，配好的料装入感应炉的氧化钙坩埚中；抽真空使得感应炉内真空度为1.1x10-3Pa时开始加热，加热功率从10KW按照每隔10分钟增加10KW幅度的方式阶梯式加热，当铜和铬开始熔化时，通入氮气至感应炉内压力达到-0.08MPa，继续增加加热功率直到铜和铬完全化清后，将功率降低至10KW，再精炼15分钟，待熔体温度为1850℃时进行浇铸，浇铸速度控制在使液体高度保持在已凝固铸锭上方的10mm-20mm时，水冷模套的水压为0.3MPa，回水温度25℃得到铸锭；
将铸锭的冒口锯到无缩孔为止，底面锯掉8mm，然后将铸锭加热到900℃，采用筛子进行模锻，模锻到规定的尺寸的棒料后进行校直处理，再将棒料用井式热处理炉进行热处理，温度为750℃，保温240min进行热处理，随炉自然冷却，得到铜铬40触头。
对所制备的铜铬40触头进行相关性能的测试，测试结果如表1所示。
表1.本发明制备的铜铬触头性能与现有技术制备的触头性能对比
表1中现有技术制备的材料性能参数源自于铜铬电触头技术条件的国家标准GB/T26867—2011。
从表1可以看出本发明制备的铜铬25触头、铜铬30触头和铜铬40触头气体含量和烧蚀深度明显低于现有技术制备的材料；30次开断烧蚀深度最小仅为1.0mm；本发明制备的触头的密度、硬度、电导率和耐压等级明显高于传统技术制备的触头，铜铬25触头、铜铬30触头、铜铬40触头密度分别为8.36-8.39g/cm3、8.29-8.30g/cm3、8.10-8.12g/cm3，对应的致密度分别为98.7％-99.0％、98.8％-98.9％、98.6％-98.8％，接近全致密，大大降低了触头在燃弧过程中的重燃概率；硬度高代表触头材料致密性好，耐压强度高，触头最高硬度达到85HB，耐压等级最高达到72.5Kv；因此本发明制备的铜铬触头具有低含气量、高耐压耐烧蚀特性。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种耐烧蚀低气体含量的铜铬触头的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
将碳粉与铬粉烘干后混合得到含碳铬粉；含碳铬粉在真空条件下脱气、烧结制得铬骨架；
将铬骨架、无氧铜棒和钨粉按照预设比例混合后在真空条件下加热，当铜和铬开始熔化时通入惰性气体达到预设压力，继续加热直至铜和铬全部熔化后，降低加热功率进行精炼，精炼后的熔体进行浇铸得到铸锭；
将铸锭进行修型、热处理、模锻和校直处理得到棒料，对棒料进行热处理后冷却得到铜铬触头。
2.根据权利要求1所述的一种耐烧蚀低气体含量的铜铬触头的制作方法，其特征在于，所述碳粉与铬粉的比例为0.2～0.4∶99.8～99.6。
3.根据权利要求1所述的一种耐烧蚀低气体含量的铜铬触头的制作方法，其特征在于，所述铬粉的粒径为-80～+240目；碳粉的粒径为200～300目。
4.根据权利要求1所述的一种耐烧蚀低气体含量的铜铬触头的制作方法，其特征在于，所述含碳铬粉在真空条件下脱气、烧结制得铬骨架，具体为：
含碳铬粉置于真空度≤1x10-2Pa的环境中，加热到预设温度，进行保温脱气处理；
脱气处理后温度升到900℃～960℃，保温120min烧结制得铬骨架。
5.根据权利要求1所述的一种耐烧蚀低气体含量的铜铬触头的制作方法，其特征在于，所述预设比例以重量百分比计，铬骨架、无氧铜棒和钨粉的比重为24.5～39.8wt％∶75～60wt％∶0.2～0.5wt％。
6.根据权利要求1所述的一种耐烧蚀低气体含量的铜铬触头的制作方法，其特征在于，所述将铬骨架、无氧铜棒和钨粉按照预设比例混合后在真空条件下加热，具体为：在真空度≤1x10-2Pa时开始加热，加热功率从10KW开始，阶梯式增加加热功率进行加热。
7.根据权利要求1所述的一种耐烧蚀低气体含量的铜铬触头的制作方法，其特征在于，所述预设压力为﹣0.06～﹣0.08MPa。
8.根据权利要求1所述的一种耐烧蚀低气体含量的铜铬触头的制作方法，其特征在于，所述熔体的浇铸温度与铬含量有关，铜铬25材料浇铸温度为1550℃～1600℃；铜铬30材料浇铸温度为1600℃～1700℃；铜铬40材料的浇铸温度为1750℃～1850℃。
9.根据权利要求1所述的一种耐烧蚀低气体含量的铜铬触头的制作方法，其特征在于，所述精炼后的熔体进行浇铸，熔体以100-350℃/mm定向冷却。
10.采用权利要求1～9任意一项所述的制备方法制得的铜铬触头，其特征在于，包括铜铬25～铜铬40触头。
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