一種銅鉻電觸頭材料的加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及電觸頭材料，具體涉及一種銅鉻電觸頭材料的加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 銅鉻電觸頭材料由于具有優(yōu)良的導(dǎo)熱導(dǎo)電性能和抗熔焊性能而被廣泛應(yīng)用在真 空斷路器等電器中。通常來(lái)說(shuō)，銅鉻電觸頭材料的制備方法主要有熔滲法、固相法和電弧法 三種。其中：采用熔滲法和電弧法制備的銅鉻電觸頭密度和硬度高，金相組織比較均勻，而 且還具有良好的電性能，但這兩種方法的工藝比較復(fù)雜，工序長(zhǎng)，生產(chǎn)成本相對(duì)較高；固相 法制備銅鉻電觸頭的方法雖具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、成本較低的優(yōu)點(diǎn)，但由于鉻是脆性相物質(zhì)， 與銅進(jìn)行機(jī)械混粉時(shí)主要分布在銅顆粒之間，使得脆性相鉻與銅顆粒直接接觸，從而影響 材料的性能。因此，如何在保證材料性能及不明顯增加成本的前提下，制備出組織性能優(yōu)良 的銅絡(luò)材料，成為目前研究的難點(diǎn)與熱點(diǎn)。
[0003]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種新的銅鉻電觸頭材料的加工方法，提出還 原擴(kuò)散法制備銅鉻電觸頭材料，采用本發(fā)明所述方法可以有效減少脆性相鉻與銅的直接接 觸，使所得產(chǎn)品具有優(yōu)良的性能，同時(shí)金相組織更為均勻。
[0005] 本發(fā)明所述的銅鉻電觸頭材料的加工方法，包括以下步驟：
[0006] 1)按照所需要制備的銅鉻電觸頭的材料配比計(jì)算所需的鉻粉和氧化銅粉末的用 量，稱(chēng)取備用；
[0007] 2)取氧化銅粉末與鉻粉進(jìn)行混粉，得到氧化銅鉻混合粉；
[0008] 3)所得氧化銅鉻混合粉油壓成型后置于氫氣中還原，得到銅鉻坯塊；
[0009] 4)所得銅鉻坯塊置于氫氣氣體或真空中燒結(jié)，得到燒結(jié)后的銅鉻坯塊；
[0010] 5)所得燒結(jié)后的銅鉻坯塊進(jìn)行復(fù)壓、復(fù)燒，得到銅鉻電觸頭。
[0011] 本發(fā)明采用氧化銅與鉻粉進(jìn)行混粉，成型后的氧化銅鉻坯塊經(jīng)還原、燒結(jié)、復(fù)壓、 復(fù)燒等工序后得到銅鉻電觸頭。由于氧化銅在氫氣氣氛中受熱條件下會(huì)發(fā)生還原反應(yīng)，在 這過(guò)程中，氧化銅會(huì)以鉻為介質(zhì)還原成銅顆粒，使得一部分銅顆粒通過(guò)還原擴(kuò)散作用吸附 在鉻的表面上，因而可以有效減少脆性相鉻與銅顆粒的直接接觸，改善材料的性能；同時(shí)， 還原形成的銅顆粒更加彌散均勻，使得材料的組織也更加彌散均勻。
[0012] 上述加工方法的步驟1)中，所述氧化銅粉末的平均粒度優(yōu)選為5~8μπι，鉻粉的平 均粒度優(yōu)選為10~15μηι。
[0013] 上述制備方法的步驟2)中，所述氧化銅粉與鉻粉的混粉操作與現(xiàn)有技術(shù)相同，通 常是在V型混料器或雙錐混合器進(jìn)行，優(yōu)選是在轉(zhuǎn)速為20~40r/min的條件下攪拌1~4h。
[0014] 上述加工方法的步驟3)中，在油壓成型時(shí)，成型壓力通常為3~5T/cm2;所述還原 的溫度為250~350°C，還原的時(shí)間為4~10h。
[0015] 上述加工方法的步驟4)中，所述的燒結(jié)操作與現(xiàn)有常規(guī)操作相同，具體地，燒結(jié)的 溫度為980~1020°C，燒結(jié)的時(shí)間為4~8h。
[0016] 上述加工方法的步驟5)中，所述復(fù)壓的壓力為10~12T/cm2,所述的復(fù)燒是將復(fù)壓 后的銅鉻坯塊置于氫氣或真空中于950~1020°C條件下燒結(jié)4~8h。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)在于：
[0018] 1、本發(fā)明所述方法中氧化銅在氫氣氣氛中發(fā)生還原反應(yīng)，在這過(guò)程中，氧化銅會(huì) 以鉻為介質(zhì)還原形成銅顆粒，使得一部分銅顆粒通過(guò)還原擴(kuò)散作用吸附在鉻的表面上，從 而有效減少脆性相鉻與銅顆粒的直接接觸，進(jìn)而改善材料的性能。
[0019] 2、因氧化銅發(fā)生還原反應(yīng)時(shí)形成的銅顆粒更加彌散均勻，使得材料的組織也更加 彌散均勻，從而具有優(yōu)良的力學(xué)物理性能和加工性能。
[0020] 3、加工方法工藝簡(jiǎn)單，適合工業(yè)生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制得的觸頭材料的金相組織圖（500X);
[0022]圖2為本發(fā)明實(shí)施例2制得的觸頭材料的金相組織圖（500X);
[0023]圖3為本發(fā)明實(shí)施例3制得的觸頭材料的金相組織圖（500X)。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳述，以更好地理解本發(fā)明的內(nèi)容，但 本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。
[0025]實(shí)施例1
[0026] 1)按照制備10kgCu-20Cr材料配比計(jì)算所需的氧化銅(CuO)和絡(luò)粉(Cr)用量，稱(chēng)取 氧化銅粉末(平均粒度為6μηι) 10kg、鉻粉(平均粒度為12μηι) 2kg，備用；
[0027] 2)將上述氧化銅粉末與鉻粉在雙錐混料器上進(jìn)行混粉，轉(zhuǎn)速25r/min，時(shí)間3h，得 到氧化銅鉻(CuOCr)混合粉；
[0028] 3)將上述混粉后的氧化銅鉻混合粉在油壓機(jī)上成型，成型壓力為4T/cm2,并將成 型后的氧化銅鉻(CuOCr)坯塊置于氫氣(H2)氣氛中以300°C溫度還原8h，得到銅鉻(CuCr)坯 塊；
[0029] 4)將上述還原得到的銅鉻坯塊置于氫氣氣氛中以1000°C溫度燒結(jié)6h，得到燒結(jié)后 的銅鉻(CuCr)坯塊；
[0030] 5)將上述燒結(jié)后的銅鉻坯塊在油壓機(jī)上進(jìn)行復(fù)壓，復(fù)壓壓力為12T/cm2,并將復(fù)壓 后的銅鉻坯塊置于氫氣氣氛中以l〇〇〇°C溫度復(fù)燒4h，得到所需的銅鉻(CuCr)電觸頭。
[0031] 對(duì)所得觸頭材料進(jìn)行金相組織分析，如圖1所示，結(jié)果顯示采用本申請(qǐng)技術(shù)方案制 備的Cu-20Cr材料中鉻顆粒在銅基體材料中分布均勻。
[0032] 實(shí)施例2
[0033 ] 1)按照制備10kgCu-30Cr材料配比計(jì)算所需的氧化銅(CuO)和絡(luò)粉(Cr)用量，稱(chēng)取 氧化銅粉末(平均粒度為6mi) 8.75kg、鉻粉(平均粒度為15μπι) 3kg，備用；
[0034] 2)將上述氧化銅粉末與鉻粉在雙錐混料器上進(jìn)行混粉，轉(zhuǎn)速40r/min，時(shí)間2h，得 到氧化銅鉻(CuOCr)混合粉；
[0035] 3)將上述混粉后的氧化銅鉻混合粉在油壓機(jī)上成型，成型壓力為5T/cm2,并將成 型后的氧化銅鉻(CuOCr)坯塊置于氫氣(H2)氣氛中以250°C溫度還原6h，得到銅鉻(CuCr)坯 塊；
[0036] 4)將上述還原得到的銅鉻坯塊置于氫氣氣氛中以1020°C溫度燒結(jié)4h，得到燒結(jié)后 的銅鉻(CuCr)坯塊；
[0037] 5)將上述燒結(jié)后的銅鉻坯塊在油壓機(jī)上進(jìn)行復(fù)壓，復(fù)壓壓力為lOT/cm2,并將復(fù)壓 后的銅鉻坯塊置于氫氣氣氛中以1020°C溫度燒結(jié)4h，得到所需的銅鉻(CuCr)電觸頭。
[0038]對(duì)所得觸頭材料進(jìn)行金相組織分析，如圖2所示，結(jié)果顯示采用本申請(qǐng)技術(shù)方案制 備的Cu-30Cr材料中鉻顆粒在銅基體材料中分布均勻。
[0039] 實(shí)施例3
[0040 ] 1)按照制備10kgCu-25Cr材料配比計(jì)算所需的氧化銅(CuO)和絡(luò)粉(Cr)用量，稱(chēng)取 氧化銅粉末(平均粒度為6wn)9.375kg、鉻粉(平均粒度為10ym)2.5kg，備用；
[00411 2)將上述氧化銅粉末與鉻粉在雙錐混料器上進(jìn)行混粉，轉(zhuǎn)速30r/min，時(shí)間2h，得 到氧化銅鉻(CuOCr)混合粉；
[0042] 3)將上述混粉后的氧化銅鉻混合粉在油壓機(jī)上成型，成型壓力為5T/cm2,并將成 型后的氧化銅鉻(CuOCr)坯塊置于氫氣(H2)氣氛中以350°C溫度還原10h，得到銅鉻(CuCr) 還塊；
[0043] 4)將上述還原得到的銅鉻坯塊置于真空中以1010°C溫度燒結(jié)5h，得到燒結(jié)后的銅 鉻(CuCr)坯塊；
[0044] 5)將上述燒結(jié)后的銅鉻坯塊在油壓機(jī)上進(jìn)行復(fù)壓，復(fù)壓壓力為lOT/cm2,并將復(fù)壓 后的銅鉻坯塊置于真空中以l〇l〇°C溫度燒結(jié)5h，得到所需的銅鉻(CuCr)電觸頭。
[0045]對(duì)所得觸頭材料進(jìn)行金相組織分析，如圖3所示，結(jié)果顯示采用本申請(qǐng)技術(shù)方案制 備的Cu-25Cr材料中鉻顆粒在銅基體材料中分布均勻。
[0046]將實(shí)施例3制得的觸頭材料進(jìn)行性能檢測(cè)，并與現(xiàn)有常規(guī)固相法制得的銅鉻觸頭 產(chǎn)品進(jìn)行比較，結(jié)果如下述表1所示：
[0047]表1實(shí)施例3與現(xiàn)有常規(guī)固相法制備的產(chǎn)品性能
[0048]
[0049]由表1可知，本申請(qǐng)技術(shù)方案制備的銅鉻觸頭材料的性能優(yōu)于現(xiàn)有常規(guī)固相法制 備的銅鉻觸頭材料性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種銅鉻電觸頭材料的加工方法，其特征在于包括以下步驟： 1) 按照所需要制備的銅鉻電觸頭的材料配比計(jì)算所需的鉻粉和氧化銅粉末的用量，稱(chēng) 取備用； 2) 取氧化銅粉末與鉻粉進(jìn)行混粉，得到氧化銅鉻混合粉； 3) 所得氧化銅鉻混合粉油壓成型后置于氫氣中還原，得到銅鉻坯塊； 4) 所得銅鉻坯塊置于氫氣氣體或真空中燒結(jié)，得到燒結(jié)后的銅鉻坯塊； 5) 所得燒結(jié)后的銅鉻坯塊進(jìn)行復(fù)壓、復(fù)燒，得到銅鉻電觸頭。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工方法，其特征在于:步驟1)中，需要制備的銅鉻電觸頭材 料中，鉻含量為20~30wt%，余量為銅。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工方法，其特征在于:所述氧化銅粉末的平均粒度為5~8μ m〇4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工方法，其特征在于:所述鉻粉的平均粒度為10~15μπι。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種銅鉻電觸頭材料的加工方法，具體為：按照所需要制備的銅鉻電觸頭的材料配比計(jì)算所需的鉻粉和氧化銅粉末，稱(chēng)取備用；將氧化銅粉末與鉻粉進(jìn)行混粉，得到的氧化銅鉻混合粉經(jīng)成型、還原、燒結(jié)工序，所得燒結(jié)后的銅鉻坯塊再進(jìn)一步經(jīng)復(fù)壓、復(fù)燒，得到銅鉻電觸頭。本發(fā)明所述方法可有效減少脆性相鉻與銅顆粒的直接接觸，使制得的產(chǎn)品的力學(xué)物理性能和加工性能更為優(yōu)良，金相組織更為均勻。
【IPC分類(lèi)】C22C1/05, C22C9/00, B22F3/16
【公開(kāi)號(hào)】CN105463241
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511009656
【發(fā)明人】張?zhí)戾\, 王振宇, 賈波, 蒙建洲, 楊志偉
【申請(qǐng)人】桂林電器科學(xué)研究院有限公司
【公開(kāi)日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2015年12月29日