CN205230854U - 一种用于断路器的电接触材料 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种用于断路器的电接触材料,所述电接触材料包括焊接层、覆于焊接层上方的工作层,所述工作层为AgW50层,所述焊接层为Cu层,且所述AgW50层厚度与所述Cu层厚度之比在1/3~1之间。本实用新型复合界面结合强度较高,耐电弧烧蚀性能及电导率、硬度均有较大的提高,并且加工性能十分优良,成材率较高,工艺简单,操作方便,成本低廉,对设备无特殊要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种材料技术领域的电触头材料及其制备方法,具体地说,涉及的是一种用于断路器的电接触材料。
背景技术
断路器广泛应用于配电系统各级枢纽控制端,承担设备的电源控制和用电终端管理任务。电接触材料是断路器的核心元件,用来实现电路的接通和分断,它的性能直接影响着断路器的可靠性和稳定性。目前国内外断路器用的电接触材料整体银含量较高,既造成了部分贵金属浪费,同时也使得电接触材料成本较高。近年来,人们采取各种措施,在不降低触头性能的条件下,降低触头材料中的银含量,同时开发贱金属材料来替代资源有限且价格昂贵的白银。
AgW50系电触头材料作为新一代触头材料,主要利用了Ag的良好导电、导热性以及W的高熔点、高硬度和耐磨性好的特点,可经受强烈的电弧腐蚀,具有良好的抗熔焊性及耐磨蚀,广泛用于电力电子、中高压电器领域的阴极材料和电阻焊、电火花加工等离子体加热的电极材料以及其它领域。但AgW50中Ag的质量百分比达到50%,使得AgW50系电触头材料的原料成本较高。而铜具有与银相近的物理、化学、电学等性能,作为电接触材料,铜有导电导热好、热容大、触头温升低、加工成型性能优异、价格低廉等优势。因此,通过将AgW50与Cu或Cu合金制备AgW50复Cu复合材料来降低银含量,其中,AgW50为工作层,Cu或Cu合金为焊接层。
目前制备AgW50材料的方法主要有两种:(1)粉末冶金方法:即混粉、成型、烧结、复压,但是,这种方法制得的AgW50复合材料的相对密度很低,仅为理论密度的90%左右;(2)熔渗法:将钨粉或掺入部分银粉的混合粉压制成坯块,然后在坯块上放置所需的银粉末,将银熔化,使银渗入到压坯中的孔隙中,形成AgW50复合材料,所制得的材料致密度高。
传统的复合方式是通过将AgW50粉与Cu粉两种组份材料直接压制成生坯并烧结的方法进行复合,这种方法制备出的材料的致密度较低,且AgW50层与Cu层结合处难以避免存在一定的缝隙,从而影响结合强度,降低电导率。如何在提高效率、不明显增加成本的前提下,制备电性能与组织性能优良的AgW50复Cu复合材料,成为研究的难点与热点。
实用新型内容
本实用新型针对上述现有技术存在的不足和缺陷,提供一种AgW50复Cu电接触材料,复合界面结合强度高,电寿命、耐电弧烧蚀性能及电导率均有较大的提高,并且加工性能十分优良,同时工艺简单,操作方便,成本低廉,对设备无特殊要求。
为实现上述的目的,本实用新型采用的技术方案是:
本实用新型提供一种用于断路器的电接触材料,所述电接触材料包括焊接层、覆于焊接层上方的工作层,所述工作层为AgW50层,所述焊接层为Cu层,且所述AgW50层厚度与所述Cu层厚度之比在1/3~1之间。
较好的,所述AgW50层,其与Cu层接触的一面为锯齿形或网纹形,也可以是其他能够与Cu层紧密结合的其他形状。
更好的,所述锯齿形或网纹形,其中锯齿或网纹的高度在0.1mm-0.5mm之间。
较好的,所述AgW50层与所述Cu层通过复合工艺形成AgW50复Cu电接触材料。
与现有技术相比,本实用新型具有以下有益效果:
本实用新型焊接层采用纯Cu或Cu合金,大大提高了电接触材料的电导率;采用锯齿形或网纹或其它能够与Cu片接触面紧密结合的形状,使得复合界面结合强度高;本实用新型的AgW50复Cu电触头材料耐电弧烧蚀能力比传统制备的AgW50复Cu电触头材料提高10-20%,导电率提高5-15%,电寿命提高了10-30%,银含量降低47%,并且具有优良的加工性能,成材率高,适于规模化生产。
附图说明
图1-图2是本实用新型制备AgW50复Cu材料的结构示意图,其中AgW50的一面为锯齿形;
图3-图4是本实用新型制备AgW50复Cu材料的结构示意图,其中AgW50的一面为网纹形;
图中:1为工作层,2为焊接层。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型,但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
如图1-图2所示,是本实用新型制备AgW50复Cu材料的结构示意图,所述电接触材料包括焊接层2、覆于焊接层上方的工作层1,所述工作层1为AgW50层,所述焊接层2为Cu层,且所述AgW50层厚度与所述Cu层厚度之比在1/3~1之间;其中AgW50的一面为锯齿形,该面为与Cu层紧密接触的一面。所述Cu层为纯Cu层或Cu合金层。
所述AgW50层与所述Cu层通过复合工艺形成AgW50复Cu电接触材料。
如图3-图4所示,是本实用新型制备AgW50复Cu材料的结构示意图,所述电接触材料包括焊接层2、覆于焊接层上方的工作层1,所述工作层1为AgW50层,所述焊接层2为Cu层,且所述AgW50层厚度与所述Cu层厚度之比在1/3~1之间;其中AgW50的一面为锯齿形,该面为与Cu层紧密接触的一面。
上述的用于断路器的电接触材料,具体的可以采用以下方法制备:
第一步,首先将W粉和Ag粉均匀混合,然后置于混粉机中进行混粉。其中优选参数可以采用:W粉含量为60%~70%,Ag粉含量为30%~40%。混粉速度在20转/分钟-35转/分钟之间;混粉时间在2-5小时之间。
第二步,将第一步获得的混合粉体进行球磨造粒和过筛。其中优选参数可以采用:球磨转速在30转/分钟-150转/分钟之间;球磨时间在5-15小时;球料比(即球珠和粉体重量比例)在2-10之间;所过筛的目数在100目-300目之间。
第三步,将第二步获得的复合粉体进行造粒。其中造粒可以采用拌胶造粒。所述拌胶造粒优选参数为:所用拌胶量为复合粉体重量的0.5%-1%。
第四步,将第三步造粒后的粉体进行成型压制得到AgW生坯。其中AgW生坯的一面(与Cu片接触的一面)为锯齿形、网纹等能够与Cu片接触面紧密结合的形状,锯齿及网纹的高度在0.1mm-0.5mm之间,AgW生坯厚度根据产品所需计算获得,成型压力在1~15MPa之间。
第五步,将AgW生坯与Ag通过熔渗烧结合成AgW50。优选地,所述熔渗烧结是将Ag置于AgW生坯上,在高温烧结温度下液态的Ag在毛细管力作用下浸入AgW生坯中,获得致密烧结体AgW50复合材料。更佳的,所述熔渗烧结的条件可以包括在还原性气体中,其中,还原性气体可以为氢气等。更佳的,烧结温度在1000-1200℃之间,保温时间在0.5-10小时之间;Ag和AgW生坯的重量比可以为0.20-0.40∶1,此处所述的和AgW生坯一起进行熔渗烧结的Ag可以以块状、片状和粉末状等形式存在,优选为片状。
第六步,将Cu片进行热处理后镀银,优选地,热处理温度在450℃-700℃之间,热处理时间在0.5-3小时,电镀后银层3-8μm;
第七步,将熔渗烧结获得的AgW50料块与镀银后的Cu片进行复合得到AgW50复Cu坯体。其中,复合工艺采用冷压复合,优选参数可以采用:冷压压力在4~20MPa,保压时间0.3~5秒,AgW50复Cu坯体中AgW50层厚度与Cu层厚度之比为0.20~1之间。
第八步,将复合后获得的AgW50复Cu坯体进行烧结,其中优选参数可以采用:烧结温度在750-850℃之间;烧结时间在0.5-2小时之间,烧结气氛为H2或N2气。
第九步,将烧结后的AgW50复Cu坯体进行整形,其中优选参数可以采用:整形压力4~20MPa之间,保压时间0.3~1秒之间。
第十步,将整形后获得的AgW50复Cu坯体进行清洗。
以上所述仅为本实用新型的部分实施例而已,并非对本实用新型的技术范围做任何限制,凡在本实用新型的精神和原则之内做的任何修改,等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种用于断路器的电接触材料,其特征在于:所述电接触材料包括焊接层、覆于焊接层上方的工作层,所述工作层为AgW50层,所述焊接层为Cu层,且所述AgW50层厚度与所述Cu层厚度之比在1/3~1之间。
2.如权利要求1所述的一种用于断路器的电接触材料,其特征在于,所述AgW50层,其与Cu层接触的一面为锯齿形或网纹形。
3.如权利要求2所述的一种用于断路器的电接触材料,其特征在于,所述锯齿形或网纹形,其中锯齿或网纹的高度在0.1mm-0.5mm之间。
4.如权利要求1-3任一项所述的一种用于断路器的电接触材料,其特征在于,所述AgW50层与所述Cu层通过复合工艺形成AgW50复Cu电接触材料。
5.如权利要求1-3任一项所述的一种用于断路器的电接触材料,其特征在于,所述Cu层为纯Cu层或Cu合金层。
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CN201520930800.3U CN205230854U (zh) | 2015-11-20 | 2015-11-20 | 一种用于断路器的电接触材料 |
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CN105355474A (zh) * | 2015-11-20 | 2016-02-24 | 温州宏丰电工合金股份有限公司 | 一种用于断路器的AgW50复Cu电接触材料及其制备方法 |
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