CN1338527A - 铜碳化钨触头材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铜基无银触头材料,及其在低压漏电开关中的应用。它包括以下组分:铜化钨8－10%(重量百分比),石墨0.8－2%(重量百分比),铜余量。本铜碳化钨触头材料既可不用银,又能改善材料的性能。本发明用于制成低压漏电开关静触头。
Description
本发明属于一种金属合金材料，尤其是一种铜基无银触头材料，以及该材料在低压漏电开关中的应用。
现有技术中，低压电器采用的电工触头一直是银基，如AgZn010等材料，这种银基触头材料消耗了大量贵重金属银。近年来，人们为节省贵重金属银的消耗，采用铜基触头材料。如中国发明专利说明书CN1224768A公开了一种铜基无银无隔低压电工触头合金材料，它由第一相核心组元铜，第二相核心骨架组元金刚石和第三相添加组元组成，该第三相添加组元是起到改善电接触表面液相和固接附着力，减少接触表面及触头基体裂纹的形成与扩展最终达到降低电弧浸蚀的非镉和镉氧化物的金属元素或非金属元素。所达到的指标如下：密度不小于8.2*103(Kg/m3)，电阻不大于3.5μΩ·cm，硬度不小于500MPa，这种触头材料的硬度尚不够高，难以保证低压电器触头工作的可靠性。同时此材料触头，在工作时抗熔焊能力和电寿命较低。
本发明的目的是提供一种铜碳化钨触头材料，它既可以铜代银，达到节省贵重金属，又能在保证具有足够高的硬度和强度的前提下，使材料具有较低的接触电阻，较好的抗熔焊能力和高的电寿命。
本发明的另一目的是提供一种铜碳化钨触头材料在低压漏电开关中的应用。
本发明所提供的铜碳化钨触头材料含有组分及重量百分比为：碳化钨8-10％，石墨0.8-2％，铜余量。
本发明所提供的铜碳化钨触头材料组分及重量百分比为：碳化钨8-10％，石墨0.8-2％，锌0.01-0.1％，镍0.01-0.1％，第III族副族镧系元素0.05-0.1％，铜余量。
本发明铜碳化钨触头材料的组分及重量百分比为：
平均粒度为3μ碳化钨 8-10％
平均粒度为2.3μ的石墨 0.8-2％
锌 0.01-0.1％
镍 0.01-0.1％
第III族副族镧系元素 0.05-0.1％
FTD2铜粉 余量。
本发明铜碳化钨触头材料可用于低压漏电开关的静触头。
本发明铜碳化钨触头材料含有碳化钨，碳化钨是一种硬度很高的难熔金属化合物，有较高的化学稳定性和半导体导电性，它加入到高导电性铜基体中，在保证铜优良电性能基础上，极大地提高了本发明铜碳化钨触头材料的硬度和耐磨性。本发明铜碳化钨触头材料中，添加适量的胶态石墨，一方面使得本发明为材料制成的触头分断时在强电弧的作用下，触头表面局部发生熔融的铜不被粘连而发生熔焊；另一方面，本发明材料触头分断时强电弧产生的高温，使石墨质点被氧化产生的一氧化碳，保护铜基体不被氧化，触头闭合时具有良好的接触状态，可获得低的接触电阻，降低电器的温升。因此本发明具有较好的抗熔焊。另外本发明材料触头加入了胶态石墨，是一种特殊润滑剂，在开关触头闭合时有一滑移过程，促进触头表面有更低的接触电阻。使本触头材料有高的电寿命。本发明采用平均粒度为3μ的碳化钨，平均粒度为2.3μ的石墨粉与FTD2的铜配合，以获得很好的分散度和均匀度。
本发明还加入微量添加元素，Zn、Ni和镧系元素，其目的是提高电寿命，因为Zn、Ni在电弧高温作用下形成不易分解的ZnO和NiO粒子；镧系元素的加入可以改善工艺性能。
本发明铜碳化钨触头材料采用Cu-TG触头材料工艺流程(各组分组成配料→混合→检验→团化制粒→成型→检验→烧结→复压→后处理→检验)制得。为获得优良的金相结构，工艺过程必须采取团化制粒，因为混合料中有流动性很好的胶态石墨，操作过程很容易造成偏析，混合料经团化处理后可以保持混合料各成分的分散性和均匀度。
以下结合实施例对本发明作详细说明：
实施例1：将以下组分及重量百分比为：平均粒度为3μ碳化钨9％，平均粒度为2.3μ的石墨1％，FTD2的铜粉余量。用Cu-TG触头材料采用的工艺流程(各组分组成配料→混合→检验→团化制粒→成型→检验→烧结→复压→后处理→检验)制得的触头材料，其密度：8.3g/cm3；电阻率：2.7μΩ
；硬度：820MPa。
实施例2：将组分及重量百分比为：平均粒度为3μ碳化钨9.5％，平均粒度为2.3μ的石墨1.6％，Zn0.06％，Ni0.06％，La0.07％，FTD2的铜粉余量。用Cu-TG触头材料采用的工艺流程制得，其密度：8.2g/cm3，电阻率：3.0μΩ
硬度：800MPa．
实施例3：将组分及重量百分比为：平均粒度为3μ碳化钨10％，平均粒度为2.3μ的石墨1.6％，Zn0.1％，Ni0.1％，Ce0.07％，FTD2的铜粉余量。用Cu-TG触头材料采用的工艺流程制得。其密度：8.0g/cm3，电阻率：3.5μΩ
硬度：750MPa。
实施例4：将组分及重量百分比为：平均粒度为3μ碳化钨10％，平均粒度为2.3μ的石墨2％，Zn0.1％，Ni0.1％，La0.07％，FTD2的铜粉余量。用Cu-TG触头材料采用的工艺流程制得。其密度：8.0g/cm3，电阻率：3.5μΩ
硬度：750MPa。
实施例5：将组分及重量百分比为：平均粒度为3μ碳化钨8％，平均粒度为2.3μ的石墨0.8％，Zn0.01％，Ni0.01％，La0.05％，FTD2的铜粉余量。用Cu-TG触头材料采用的工艺流程制得，其密度：8.2g/cm3，电阻率：3.0μΩ
硬度：800MPa。
本发明的触头材料理化性能如下：
密度不小于8.0g/cm3
电阻率不大于3.5μΩ
硬度HB不小于750MPa
本发明铜碳化钨触头材料可用于制作DZl5LE-40型或DZl5LE-100型断路器的静触头，与含银动触头配对使用。与AgZn010/AgZn010比较DZl5LE-40型节银66.7％，比DZl5LE-100型节银52.8％；并有较好的抗熔焊能力，且延长了产品的电寿命。经检验其温升、接通能力、分断能力、热稳定性、机械寿命等性能均符合低压漏电开关DZl5LE系列产品标准要求。
Claims (4)
1、一种铜碳化钨触头材料，其特征在于：它含有组分为(重量百分比)
碳化钨 8-10％
石墨 0.8-2％
铜 余量。
2、根据权利要求1所述的铜碳化钨触头材料，其特征在于：它还有下列组分(重量百分比)：
锌 0.01-0.1％
镍 0.01-0.1％
第III族副族镧系元素 0.05-0.1％。
3、根据权利要求1或2所述的铜碳化钨触头材料，其特征在于：所述的碳化钨的平均粒度为3μ，石墨的平均粒度为2.3μ，铜为FTD2粉。
4、根据上述任一项权利要求所述的铜碳化钨触头材料在低压漏电开关的应用。
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