一種用于斷路器的電接觸材料制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開一種用于斷路器的電接觸材料，所述電接觸材料包括焊接層、覆于焊接層上方的工作層，所述工作層為AgW50層，所述焊接層為Cu層，且所述AgW50層厚度與所述Cu層厚度之比在1/3～1之間。本實(shí)用新型專利技術(shù)復(fù)合界面結(jié)合強(qiáng)度較高，耐電弧燒蝕性能及電導(dǎo)率、硬度均有較大的提高，并且加工性能十分優(yōu)良，成材率較高，工藝簡單，操作方便，成本低廉，對設(shè)備無特殊要求。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種材料
的電觸頭材料及其制備方法，具體地說，涉及的是一種用于斷路器的電接觸材料。
技術(shù)介紹
斷路器廣泛應(yīng)用于配電系統(tǒng)各級樞紐控制端，承擔(dān)設(shè)備的電源控制和用電終端管理任務(wù)。電接觸材料是斷路器的核心元件，用來實(shí)現(xiàn)電路的接通和分?jǐn)啵男阅苤苯佑绊懼鴶嗦菲鞯目煽啃院头€(wěn)定性。目前國內(nèi)外斷路器用的電接觸材料整體銀含量較高，既造成了部分貴金屬浪費(fèi)，同時也使得電接觸材料成本較高。近年來，人們采取各種措施，在不降低觸頭性能的條件下，降低觸頭材料中的銀含量，同時開發(fā)賤金屬材料來替代資源有限且價格昂貴的白銀。AgW50系電觸頭材料作為新一代觸頭材料，主要利用了 Ag的良好導(dǎo)電、導(dǎo)熱性以及W的高熔點(diǎn)、高硬度和耐磨性好的特點(diǎn)，可經(jīng)受強(qiáng)烈的電弧腐蝕，具有良好的抗熔焊性及耐磨蝕，廣泛用于電力電子、中高壓電器領(lǐng)域的陰極材料和電阻焊、電火花加工等離子體加熱的電極材料以及其它領(lǐng)域。但AgW50中Ag的質(zhì)量百分比達(dá)到50 %，使得AgW50系電觸頭材料的原料成本較高。而銅具有與銀相近的物理、化學(xué)、電學(xué)等性能，作為電接觸材料，銅有導(dǎo)電導(dǎo)熱好、熱容大、觸頭溫升低、加工成型性能優(yōu)異、價格低廉等優(yōu)勢。因此，通過將AgW50與Cu或Cu合金制備AgW50復(fù)Cu復(fù)合材料來降低銀含量，其中，AgW50為工作層，Cu或Cu合金為焊接層。目前制備AgW50材料的方法主要有兩種:(1)粉末冶金方法:即混粉、成型、燒結(jié)、復(fù)壓，但是，這種方法制得的AgW50復(fù)合材料的相對密度很低，僅為理論密度的90%左右；(2)熔滲法:將鎢粉或摻入部分銀粉的混合粉壓制成坯塊，然后在坯塊上放置所需的銀粉末，將銀熔化，使銀滲入到壓坯中的孔隙中，形成AgW50復(fù)合材料，所制得的材料致密度高。傳統(tǒng)的復(fù)合方式是通過將AgW50粉與Cu粉兩種組份材料直接壓制成生坯并燒結(jié)的方法進(jìn)行復(fù)合，這種方法制備出的材料的致密度較低，且AgW50層與Cu層結(jié)合處難以避免存在一定的縫隙，從而影響結(jié)合強(qiáng)度，降低電導(dǎo)率。如何在提高效率、不明顯增加成本的前提下，制備電性能與組織性能優(yōu)良的AgW50復(fù)Cu復(fù)合材料，成為研究的難點(diǎn)與熱點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足和缺陷，提供一種AgW50復(fù)Cu電接觸材料，復(fù)合界面結(jié)合強(qiáng)度高，電壽命、耐電弧燒蝕性能及電導(dǎo)率均有較大的提高，并且加工性能十分優(yōu)良，同時工藝簡單，操作方便，成本低廉，對設(shè)備無特殊要求。為實(shí)現(xiàn)上述的目的，本技術(shù)采用的技術(shù)方案是:本技術(shù)提供一種用于斷路器的電接觸材料，所述電接觸材料包括焊接層、覆于焊接層上方的工作層，所述工作層為AgW50層，所述焊接層為Cu層，且所述AgW50層厚度與所述Cu層厚度之比在1/3?I之間。較好的，所述AgW50層，其與Cu層接觸的一面為鋸齒形或網(wǎng)紋形，也可以是其他能夠與Cu層緊密結(jié)合的其他形狀。更好的，所述鋸齒形或網(wǎng)紋形，其中鋸齒或網(wǎng)紋的高度在0.1mm-0.5mm之間。較好的，所述AgW50層與所述Cu層通過復(fù)合工藝形成AgW50復(fù)Cu電接觸材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)具有以下有益效果:本技術(shù)焊接層采用純Cu或Cu合金，大大提高了電接觸材料的電導(dǎo)率;采用鋸齒形或網(wǎng)紋或其它能夠與Cu片接觸面緊密結(jié)合的形狀，使得復(fù)合界面結(jié)合強(qiáng)度高;本技術(shù)的AgW50復(fù)Cu電觸頭材料耐電弧燒蝕能力比傳統(tǒng)制備的AgW50復(fù)Cu電觸頭材料提高10-20%，導(dǎo)電率提高5-15%，電壽命提高了 10-30%，銀含量降低47%，并且具有優(yōu)良的加工性能，成材率高，適于規(guī)模化生產(chǎn)。【附圖說明】圖1-圖2是本技術(shù)制備AgW50復(fù)Cu材料的結(jié)構(gòu)示意圖，其中AgW50的一面為鋸齒形；圖3-圖4是本技術(shù)制備AgW50復(fù)Cu材料的結(jié)構(gòu)示意圖，其中AgW50的一面為網(wǎng)紋形；圖中:I為工作層，2為焊接層。【具體實(shí)施方式】下面結(jié)合具體實(shí)施例對本技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本技術(shù)，但不以任何形式限制本技術(shù)。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本技術(shù)構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本技術(shù)的保護(hù)范圍。如圖1-圖2所示，是本技術(shù)制備AgW50復(fù)Cu材料的結(jié)構(gòu)示意圖，所述電接觸材料包括焊接層2、覆于焊接層上方的工作層I，所述工作層I為AgW50層，所述焊接層2為Cu層，且所述AgW50層厚度與所述Cu層厚度之比在1/3?I之間；其中AgW50的一面為鋸齒形，該面為與Cu層緊密接觸的一面。所述Cu層為純Cu層或Cu合金層。所述AgW50層與所述Cu層通過復(fù)合工藝形成AgW50復(fù)Cu電接觸材料。如圖3-圖4所示，是本技術(shù)制備AgW50復(fù)Cu材料的結(jié)構(gòu)示意圖，所述電接觸材料包括焊接層2、覆于焊接層上方的工作層I，所述工作層I為AgW50層，所述焊接層2為Cu層，且所述AgW50層厚度與所述Cu層厚度之比在1/3?I之間；其中AgW50的一面為鋸齒形，該面為與Cu層緊密接觸的一面。上述的用于斷路器的電接觸材料，具體的可以采用以下方法制備:第一步，首先將W粉和Ag粉均勻混合，然后置于混粉機(jī)中進(jìn)行混粉。其中優(yōu)選參數(shù)可以采用:W粉含量為60%?70%，Ag粉含量為30%?40%。混粉速度在20轉(zhuǎn)/分鐘-35轉(zhuǎn)/分鐘之間；混粉時間在2-5小時之間。第二步，將第一步獲得的混合粉體進(jìn)行球磨造粒和過篩。其中優(yōu)選參數(shù)可以采用:球磨轉(zhuǎn)速在30轉(zhuǎn)/分鐘-150轉(zhuǎn)/分鐘之間；球磨時間在5-15小時;球料比(即球珠和粉體重量比例)在2-10之間；所過篩的目數(shù)在100目-300目之間。第三步，將第二步獲得的復(fù)合粉體進(jìn)行造粒。其中造粒可以采用拌膠造粒。所述拌膠造粒優(yōu)選參數(shù)為:所用拌膠量為復(fù)合粉體重量的0.5 % -1 %。第四步，將第三步造粒后的粉體進(jìn)行成型壓制得到AgW生坯。其中AgW生坯的一面(與Cu片接觸的一面)為鋸齒形、網(wǎng)紋等能夠與Cu片接觸面緊密結(jié)合的形狀，鋸齒及網(wǎng)紋的高度在0.lmm-0.5mm之間，AgW生還厚度根據(jù)產(chǎn)品所需計算獲得，成型壓力在I?15MPa之間。第五步，將AgW生坯與Ag通過熔滲燒結(jié)合成AgW50。優(yōu)選地，所述熔滲燒結(jié)是將Ag置于AgW生坯上，在高溫?zé)Y(jié)溫度下液態(tài)的Ag在毛細(xì)管力作用下浸入AgW生坯中，獲得致密燒結(jié)體AgW50復(fù)合材料。更佳的，所述熔滲燒結(jié)的條件可以包括在還原性氣體中，其中，還原性氣體可以為氫氣等。更佳的，燒結(jié)溫度在1000-1200°C之間，保溫時間在0.5-10小時之間;Ag和AgW生坯的重量比可以為0.20-0.40:1，此處所述的和AgW生坯一起進(jìn)行熔滲燒結(jié)的Ag可以以塊狀、片狀和粉末狀等形式存在，優(yōu)選為片狀。第六步，將Cu片進(jìn)行熱處理后鍍銀，優(yōu)選地，熱處理溫度在450°C_700°C之間，熱處理時間在0.5-3小時，電鍍后銀層3-8μπι;第七步，將熔滲燒結(jié)獲得的AgW50料塊與鍍銀后的Cu片進(jìn)行復(fù)合得到AgW50復(fù)Cu坯體。其中，復(fù)合工藝采用冷壓復(fù)合，優(yōu)選參數(shù)可以采用:冷壓壓力在4?20MPa，保壓時間0.3?5秒，AgW50復(fù)CuJS體中AgW50層厚度與Cu層厚度之比為0.20?I之間。第八步，將復(fù)合后獲得的AgW50復(fù)Cu坯體進(jìn)行燒結(jié)，其中優(yōu)選參數(shù)可以采用:燒結(jié)溫本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于斷路器的電接觸材料，其特征在于：所述電接觸材料包括焊接層、覆于焊接層上方的工作層，所述工作層為AgW50層，所述焊接層為Cu層，且所述AgW50層厚度與所述Cu層厚度之比在1/3～1之間。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄭奇，費(fèi)玲娟，穆成法，陳曉統(tǒng)，方旋，呂鵬舉，
申請(專利權(quán))人：溫州宏豐電工合金股份有限公司，
類型：新型
國別省市：浙江;33