CN1485454A - 电触头用铜基电工复合材料 - Google Patents

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Abstract

一种电触头用铜基电工复合材料，是一种含有金刚石、铝、锡(或锌)、镍、铌、钛等组分的铜基复合材料，其添加组分大部分是以铜合金的形式加入，提高了各项物理参数指标，耐腐蚀性、电阻率、硬度、强度等都有比较明显改善和提升，更重要的是为进一步自动化成型加工预留了更大的拓展空间；同时特别强调该触头材料具有更好的环保性和更高的性价比。

Description

电触头用铜基电工复合材料
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，特别涉及一种电触头用铜基电工复合材料。
背景技术
人们对电触头材料的基本物理性能的要求是：长寿命、耐腐蚀、抗熔焊、灭弧、强度高、耐机械冲击、硬度高、电阻率低、导流性好、温升低、易加工和易焊接。目前，电触头材料已经在该领域中产生了两大分支，一种是以银基合金为代表的电触头系列，它的发展是向无镉化、环保化及高物理化学性能化方向发展，是以制造工艺过程的高自动化和一体成型技术为特征。由于发达国家对我国采取技术和原料的封锁，对于我们这样的贫银国家，在该领域的技术跃迁和发展就受到了很大限制，国内各研究机构的自主研发进展不容乐观。另一种是以铜作为基体相的铜基触头材料，它可以替代大量进口银，减少外汇流出量，并且达到了在一定电触头型号范围内的通用化，同时减少生产环节，节约研发时间，降低商品化生产成本。但是以往的铜基触头材料主要是单相粒子的简单物理组合和添加，经生产和研究发现，有些物理性能指标无法达到较高的标准，具体表现为耐腐蚀性差、易电解、强度低、抗电弧烧蚀能力差和易于被高压电弧吹溅，始终难以确定不同添加元素与性能参数的最优化及最佳正态分布状态；另外由于现行的很多铜基触头材料含有有毒的镉和铅，不仅在加工、使用和废弃过程中严重损害了人们的健康，对环境造成了污染，而且对终端产品的出口也造成了不利的影响。
发明内容
本发明的目的在于通过把赋予电触头材料各项指标的元素与铜合金化，生成二元合金，再以该二元合金与其它二元合金和铜融合在一起，提供一种寿命长、抗焊熔、易焊接成型、耐腐蚀、硬度高和具有较低电阻率，并且符合环保要求的电触头用铜基复合材料，以达到提高电触头材料各项性能指标、降低成本、减少危害和污染的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种电触头用铜基电工复合材料，该复合材料由下列重量百分数的材料经烧合而成：
        金刚                            0.1---5.0
        铜铝合金                        0.1---5.0
        铜锡合金(或铜锌合金)            0.1---5.0
        铜镍合金                        0.1---5.0
        铜铌合金                        0.1---5.0
        铜合金                          0.1---2.0
        铜                              75.0---99.0
其中，铜铝合金中铝含量为0.1-1％；铜锡合金(或铜锌合金)中锡(或锌)含量为5-10％；铜镍合金中镍含量为1-5％；铜铌合金中铌含量为0.5-5％；铜合金为钛含量0.1-5％的铜钛合金、铬含量0.1-5％的铜铬合金、钼含量0.1-5％的铜钼合金和钨含量0.1-5％的铜钨合金中的一种。这种铜基电工复合材料以铜作为基体相，在保证材料的良好导热和导电性能前提下，通过添加相互润湿性较好的金属铜合金，改善了在铜晶粒结晶和成长过程中各项组分的连接特性，加强晶粒之间的连接，使固相部分充分被低熔点金属包围，减少了缺陷及气泡的形成和存在，保证该触头材料具有较低的电阻率，温升符合标准要求，同时起到灭弧作用；添加的耐腐蚀金属铜合金，可以改善触头材料在潮湿和酸性较强等环境中的生存寿命及导流能力；另外，添加铜包覆氧化铝，可以有效地提高抗熔焊能力。在这种铜基电工复合材料中，金刚石起到加强硬度、灭弧和抗熔焊作用；铜铝合金作为金刚石的补充相，可以进一步增加铜基电工复合材料的强度，提高抗冲击力；铜锡合金(或铜锌合金)起到灭弧作用；铜镍合金改善铜基电工复合材料的耐腐蚀特性；铜铌合金降低铜基电工复合材料的表面电阻；铜钛合金或铜钴合金、或铜钼合金、或铜铬合金或铜钨合金作为前面两种材料的补充，可以提高强度及耐腐蚀性。
本发明所提供的电触头用铜基电工复合材料具有良好的导电、导热性能和较高的硬度和强度，灭弧性能良好，温升较低，更易加工成型，便于加工过程自动化程度的提高，成本更低，性价比较好，并且符合环境保护的要求，是现行电触头用铜基电工复合材料理想的替代产品，具有良好的市场前景。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
实施例1.分别称取金刚石0.1千克、含铝1％的铜铝合金0.1千克、含锡(或锌)10％的铜锡合金(或铜锌合金)0.1千克、含镍5％的铜镍合金0.1千克、含铌5％的铜铌合金0.1千克和含钛2.5％的铜钛合金1.0千克，与98.5千克铜一起烧制成电触头用铜基电工复合材料。
这种铜基电工复合材料的性能参数为：
         电阻率：2.02μΩ·cm
         密度：8.79g/cm3
         硬度：HB(HV)72
实施例2.分别称取金刚石5千克、含铝0.1％的铜铝合金5千克、含锡(或锌)5％的铜锡合金(或铜锌合金)5千克、含镍1％的铜镍合金5千克、含铌0.5％的铜铌合金5千克和含钴5％的铜钴合金0.1千克，与74.9千克铜一起烧制成电触头用铜基电工复合材料。
这种铜基电工复合材料的性能参数为：
          电阻率：2.00μΩ·cm
          密度：8.80g/cm3
          硬度：HB(HV)72
实施例3.分别称取金刚石2.5千克、含铝0.5％的铜铝合金2.5千克、含锡(或锌)8％的铜锡合金(或铜锌合金)2.5千克、含镍3％的铜镍合金2.5千克、含铌3％的铜铌合金2.5千克和含铬2.5％的铜铬合金2千克，与85.5千克铜一起烧制成电触头用铜基电工复合材料。
这种铜基电工复合材料的性能参数为：
           电阻率：2.01μΩ·cm
           密度：8.80g/cm3
           硬度：HB(HV)72
实施例4.分别称取金刚石0.5千克、含铝0.5％的铜铝合金2.0千克、含锡(或锌)8％的铜锡合金(或铜锌合金)2.0千克、含镍3％的铜镍合金1.0千克、含铌3％的铜铌合金1.0千克和含钼2.5％的铜钼合金0.5千克，与93千克铜一起烧制成电触头用铜基电工复合材料。
这种铜基电工复合材料的性能参数为：
           电阻率：2.03μΩ·cm
           密度：8.78g/cm3
           硬度：HB(HV)72
实施例5.分别称取金刚石0.5千克、含铝0.5％的铜铝合金4.0千克、含锡(或锌)8％的铜锡合金(或铜锌合金)5.0千克、含镍3％的铜镍合金2.0千克、含铌3％的铜铌合金2.0千克和含钨2.5％的铜钨合金1.0千克，与85.5千克铜一起烧制成电触头用铜基电工复合材料。
这种铜基电工复合材料的性能参数为：
          电阻率：1.98μΩ·cm
          密度：8.81g/cm3
          硬度：HB(HV)72

Claims (1)

1.一种电触头用铜基电工复合材料，其特征在于该复合材料由下列重量百分数的材料经烧合而成：
        金刚                            0.1---5.0
        铜铝合金                        0.1---5.0
        铜锡合金(或铜锌合金)            0.1---5.0
        铜镍合金                        0.1---5.0
        铜铌合金                        0.1---5.0
        铜合金                          0.1---2.0
        铜                              75.0---99.0
其中，铜铝合金中铝含量为0.1-1％；铜锡合金(或铜锌合金)中锡(或锌)含量为5-10％；铜镍合金中镍含量为1-5％；铜铌合金中铌含量为0.5-5％；铜合金为钛含量0.1-5％的铜钛合金、铬含量0.1-5％的铜铬合金、钼含量0.1-5％的铜钼合金和钨含量0.1-5％的铜钨合金中的一种。
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