一種高性能特種銅基觸頭用材料及其制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高性能特種銅基觸頭用材料，它主要由稀土元素、碳化鎢、鉻、石墨、鈹銅合金、銅成分組成，所述的主要成分按質(zhì)量百分比占比如下：稀土元素RE0.05％?4％，碳化鎢0.1％?6％，鉻1.5％?5％，石墨0.01％?3％，鈹銅合金5％?10％，銅余量；經(jīng)過熔煉、冷卻、保溫及熱機(jī)械處理，制備出的銅基材料實(shí)現(xiàn)了機(jī)械性能和導(dǎo)電率最優(yōu)化，氧化速率慢，低溫升和低接觸電阻。
【專利說明】
一種高性能特種銅基觸頭用材料及其制備工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及低壓電器觸頭用材料領(lǐng)域，具體涉及一種高性能特種銅基觸頭用材料 及其制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 電觸頭在低壓開關(guān)電器中承擔(dān)接通、載流、分?jǐn)嗪透綦x等任務(wù)，其質(zhì)量好壞、可靠 性能高低直接影響電器在整個(gè)電氣系統(tǒng)的可靠性。而電觸頭材料的優(yōu)劣是電觸頭性能的關(guān) 鍵性因素。當(dāng)前低壓電器的電觸頭材料大部分選擇銀基合金材料制成，據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，世 界上25%產(chǎn)量的銀用于制造電工和電子儀器所需的電觸頭元件。銀是不可再生、產(chǎn)量低的 貴金屬，其資源日趨匱乏。考慮節(jié)約資源和成本的因素，銅基觸點(diǎn)材料備受青睞，在低壓開 關(guān)電器中得到了廣泛應(yīng)用。
[0003] 理想的銅基觸頭材料應(yīng)滿足良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱、抗熔焊和抗環(huán)境介質(zhì)污染、斷開能 力大、耐電壓能力強(qiáng)、低接觸電阻和溫升、截流水平低等特征。目前眾多的銅基觸頭用材料 中仍存在一些障礙，影響了電接觸性能:很多研究在提高機(jī)械性能的同時(shí)，使電子散射作用 效應(yīng)變大，從而導(dǎo)電率降低;在提高觸點(diǎn)抗熔焊性和分?jǐn)嗄芰Φ耐瑫r(shí)，仍未解決由于電弧燒 蝕使得觸點(diǎn)嚴(yán)重氧化以及表面凹凸不平造成膜電阻和收縮電阻增加，導(dǎo)致溫升加劇的現(xiàn) 象。因此研發(fā)一種實(shí)現(xiàn)機(jī)械性能和導(dǎo)電率最大化，控制氧化速率的觸頭用材料，具有重要的 市場產(chǎn)業(yè)化價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高性能特種銅基觸頭用材料，它 能夠降低觸頭在電弧燒蝕過程的銅合金基體氧化速率，保持低接觸電阻和低溫升，同時(shí)具 備極高的電導(dǎo)率和良好的機(jī)械強(qiáng)度和硬度，并保持觸頭材料的其他基本性能。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種高性能特種銅基觸頭用材料 主要由稀土元素、碳化鎢、鉻、石墨、鈹銅合金、銅成分組成，所述的主要成分按質(zhì)量百分比 占比如下:稀土元素 RE0.05%-4%，碳化鎢0.1%-6%，鉻1.5%-5%，石墨0.01%-3%，鈹銅 合金5%-10%，銅余量。
[0006] 特別地，所述的鈹銅合金不限牌號。
[0007] 特別地，所述的稀土元素 RE，是指鑭、鈰、釹和鐠這四種元素其中的一種或者幾種 的組合。
[0008] 所述的一種高性能特種銅基觸頭用材料的制備工藝的制造步驟如下：
[0009] (1)按主要成分質(zhì)量比例進(jìn)行配制，采用常規(guī)熔煉的方法，將配制好的原料放入熔 煉爐中熔煉，熔煉溫度在850 °C -1000 °C之間，熔煉過程中充分?jǐn)嚢璧玫姐~合金原液；
[0010] (2)將銅合金原液倒入模具中，待其冷卻后得到銅合金圓錠；
[0011] (3)將銅合金圓錠放入溫度為7 50 °C -850 °C的電熱爐中保溫1.5-2小時(shí)；
[0012] (4)用擠壓機(jī)將加熱好的銅合金圓錠制成板材狀，經(jīng)退火爐退火，再用乳鋼機(jī)將板 材制成所需厚度的銅合金板；
[0013] (5)將銅合金板表面復(fù)合一層特殊的焊料層，用沖床制成所需的觸頭元件，再進(jìn)行 表面拋光處理，即可待用。
[0014] 本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在以下：
[0015] 1、測試的技術(shù)指標(biāo)相當(dāng)可觀
[0016] 物理與機(jī)械性能為導(dǎo)電率99-102%IACS，電阻率1.6903-1.7415μΩ · cm，密度 8 · 05-8 · 3g/cm3，HB硬度彡 1020MPa，釬著率98-99 · 5 %。
[0017] 2、適量鈹銅合金的添加，作為導(dǎo)電第二相的鈹銅合金，增加硬度的同時(shí)，使得材料 的機(jī)械性能和導(dǎo)電性能進(jìn)一步的提高;加入高熔點(diǎn)難熔金屬碳化鎢、抗燒蝕骨架相的添加， 其目的在于通過彌散強(qiáng)化提高材料的強(qiáng)度和耐磨性，通過相變吸收能量和增大熔池粘度提 高材料的抗電弧燒蝕性;微量石墨的添加，使得材料具有良好的抗熔焊作用。低固溶度金屬 鉻的添加，為了提高基體的抗氧化性能，還有很強(qiáng)的耐腐蝕性。適量稀土元素的添加，脫氣 除雜，細(xì)化晶粒的同時(shí)，抑制銅合金氧化膜的生成速度，提高了銅基合金的抗氧化性，提高 其強(qiáng)度和硬度及增強(qiáng)熱穩(wěn)定性。
[0018] 3、復(fù)合的特殊焊料層，簡化了焊接程序，根據(jù)釬著率測試的結(jié)果表明觸頭焊接面 焊接效果可佳，增加了觸頭的強(qiáng)度，降低了接觸電阻，使得觸頭在低壓電器中的使用壽命更 加持久。
[0019] 具體實(shí)施方法
[0020] 以下實(shí)施案例僅為本發(fā)明的部分實(shí)施案例而已，并非對本發(fā)明的技術(shù)范圍做任何 限制，凡在本發(fā)明的的原則和精神之內(nèi)做的任何修改，等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā) 明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0021] 實(shí)施例一：銅基觸頭用材料成分及百分比：稀土元素 RE 1.8 %，碳化鎢2.05 %，鉻 2.9%，石墨0.5%，鈹銅合金5.5%，銅余量。
[0022]實(shí)施例二：銅基觸頭用材料成分及百分比：稀土元素 RE2%，碳化鎢2.3%，鉻 2.8%，石墨0.65%，鈹銅合金6%，銅余量。
[0023]實(shí)施例三：銅基觸頭用材料成分及百分比：稀土元素 RE1.9%，碳化鎢2.2%，鉻 3%，石墨0.75%，鈹銅合金5.8%，銅余量。
[0024]實(shí)施例測試數(shù)據(jù)表如下：
[0025]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高性能特種銅基觸頭用材料主要由稀土元素、碳化鎢、鉻、石墨、鈹銅合金、銅成 分組成，其特征是:所述的主要成分按質(zhì)量百分比占比如下:稀土元素 RE 0.05，碳化 鎢0.1%-6%，鉻1.5%-5%，石墨0.01%-3%，鈹銅合金5%-10%，銅余量。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能特種銅基觸頭用材料，其特征在于:所述的鈹銅合 金不限牌號。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能特種銅基觸頭用材料，其特征在于:所述的稀土元 素 RE，是指鑭、鈰、釹和鐠這四種元素其中的一種或者幾種的組合。4. 一種高性能特種銅基觸頭用材料的制備工藝的制造步驟如下： (1) 按主要成分質(zhì)量比例進(jìn)行配制，采用常規(guī)熔煉的方法，將配制好的原料放入熔煉爐 中熔煉，熔煉溫度在850 °C -1000 °C之間，熔煉過程中充分?jǐn)嚢璧玫姐~合金原液； (2) 將銅合金原液倒入模具中，待其冷卻后得到銅合金圓錠； (3) 將銅合金圓錠放入溫度為750 °C -850 °C的電熱爐中保溫1.5-2小時(shí)； (4) 用擠壓機(jī)將加熱好的銅合金圓錠制成板材狀，經(jīng)退火爐退火，再用乳鋼機(jī)將板材制 成所需厚度的銅合金板； (5) 將銅合金板表面復(fù)合一層特殊的焊料層，用沖床制成所需的觸頭元件，再進(jìn)行表面 拋光處理，即可待用。5. 根據(jù)權(quán)利要求1和4所述的一種高性能特種銅基觸頭用材料，其特征在于:所述的銅 基觸頭用材料的物理與機(jī)械性能為導(dǎo)電率99-102%IACS，電阻率1.6903-1.7415μΩ · cm， 密度8 · 05-8 · 3g/cm3，HB硬度彡 1020MPa，釬著率98-99 · 5 %。
【文檔編號】H01H1/025GK105886830SQ201610386974
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】王柳雙, 陳珊珊
【申請人】樂清市龍強(qiáng)合金有限公司