【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及電接觸材料，具體涉及一種適用于斷路器的銅金剛石觸頭材料的制備方法及產(chǎn)品。
技術(shù)介紹
1、觸頭是低壓電器的接觸部件，其主要功能是接通、切斷電路并且承載負(fù)載電流。觸頭材料的性能直接關(guān)聯(lián)著低壓電器的可靠性與使用壽命?，F(xiàn)今，銀基材料是低壓電器中常見的觸頭材料，但由于主要成份是貴金屬銀，導(dǎo)致生產(chǎn)成本偏高，因此價格相對低廉、導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能僅次于銀的銅，是來代銀的理想材料。
2、金剛石是石墨的同素異形體，具有極高的導(dǎo)熱性能和高硬度、高耐磨性。在電弧高溫的作用下，彌散分布的金剛石和環(huán)境中的氧發(fā)生反應(yīng)，生成還原性co，能夠還原銅的氧化物；同時在一定程度上防止觸頭表面氧化膜的生成。因此，彌散分布的金剛石能提高銅基材料的抗熔焊性能和抗電弧燒蝕性。
3、公布號為cn1787137a的專利技術(shù)專利，公開了一種微量添加元素銀的銅-金剛石電觸頭材料，具體是通過在銅基體中加入微量金屬銀、金剛石粉以及鋯、鈰、鉻、鋁、鑭、釔和鈮中的任一其它元素以增強(qiáng)銅基電觸頭材料的抗熔焊性和電壽命。在制備時，該電觸頭材料先用機(jī)械混粉法將銅粉、銀粉、金剛石粉和其它元素進(jìn)行混料，然后依次經(jīng)等壓成型、真空燒結(jié)、擠壓成型、軋制或拉拔，最后機(jī)械加工成型。該專利技術(shù)混粉時采用機(jī)械混合工藝，本領(lǐng)域公知金剛石微粉粒徑小、比表面積巨大，容易團(tuán)聚；另一方面，金剛石微粉與電解銅粉、銅合金粉體體積差異百萬倍，因此，采用機(jī)械混粉制備銅金剛石中易出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，無法將其彌散分布于基體中，影響產(chǎn)品微觀成分均勻性和電氣性能，進(jìn)而影響電觸點的抗熔焊性和耐電弧燒損力。因此，采用機(jī)
4、銅金剛石材料觸點與觸橋焊接強(qiáng)度較差，存在一定是觸點脫落風(fēng)險。公布號為cn202311588150a的專利技術(shù)專利，公開了一種低壓電器用的銅基觸頭材料及其制備方法。該材料由工作層和輔助焊接層組成，通過熱軋復(fù)合形成結(jié)合區(qū)域。工作層含有碳化鈦、鎢、鉬、金剛石微粉等成分，旨在提高抗氧化能力和抗熔焊性，而輔助焊接層為t2銅，具有特定厚度范圍。制備方法包括混粉、壓制、燒結(jié)、熱擠壓、復(fù)合熱軋、擴(kuò)散退火以及冷軋等步驟。工作層與輔助焊接層的界面結(jié)合為熱軋復(fù)合和擴(kuò)散退火，而在實際的氬弧焊封邊操作去界面的氧化等過程中，往往難以做到配合良好，熱軋復(fù)合界面無法保證干凈，一定程度上影響了工作層與輔助焊接層的結(jié)合強(qiáng)度，存在較大觸點脫落的風(fēng)險；另一方面，該專利技術(shù)為了工作層與輔助焊接層的界面結(jié)合，進(jìn)行了帶料噴砂和氬弧焊封邊等工藝，既增加了工藝流程，也提高了生產(chǎn)成本。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是提供一種新的銅金剛石觸頭材料的制備方法及產(chǎn)品，由該方法制備的觸頭材料中金剛石微粉彌散分布均勻，界面結(jié)合強(qiáng)度高。
2、為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：
3、一種銅金剛石觸頭材料的制備方法，包括以下步驟：
4、1)根據(jù)需要制備的觸頭材料按配比稱量金剛石微粉、石墨粉和cume合金粉，備用；其中，cume合金粉中的me表示si、al、ni、mg、zn、te、sb和la元素中的一種或兩種以上的組合，me在cume合金粉中的占比為0.1～3wt％；
5、2)將稱取的金剛石微粉、石墨粉和cume合金粉用分散劑調(diào)成漿料，用砂磨機(jī)研磨，得到金剛石微粉彌散分布的混合粉漿；其中，分散劑為水或乙醇；3)所得混合粉漿于真空條件下干燥，得到混合粉；
6、4)所得混合粉等靜壓成型，得到銅金剛石坯錠；
7、5)對所得銅金剛石坯錠噴涂銅層，得到噴涂后坯錠；
8、6)所得噴涂后坯錠經(jīng)燒結(jié)、熱擠壓、軋制，得到所述的銅金剛石觸頭材料。
9、本申請中，所要制備的銅金剛石觸頭材料的原料包括金剛石微粉、石墨粉和cume合金粉，所述金剛石微粉、石墨粉和cume合金粉的配比按重量百分比計為：金剛石微粉0.5～3.0％、石墨粉0～1.5％、cume合金粉余量。所述金剛石微粉的平均粒度優(yōu)選為0.1～2.5μm，更優(yōu)選為1～1.5μm；所述石墨粉的平均粒度優(yōu)選為3～8μm；cume合金粉的粒度為-200目。
10、上述制備方法的步驟2)中，所述分散劑的用量通常為金剛石微粉、石墨粉以及cume合金粉三者重量之和的0.5～2.5倍，優(yōu)選為金剛石微粉、石墨粉以及cume合金粉三者重量之和的0.5～1.5倍。
11、上述制備方法的步驟2)中，在用砂磨機(jī)研磨時，優(yōu)選是控制最終出料的粒徑為1～15μm，更優(yōu)選是控制出料的粒徑為2～10μm，這樣可以使金剛石微粉和石墨粉能夠更為均勻地彌散分布于基體cume合金粉中。具體在實施研磨時，可以選用尺寸為的氧化鋯球作為砂磨介質(zhì)，控制研磨時間為1～4h以實現(xiàn)出料粒徑為1～15μm。
12、申請人通過試驗發(fā)現(xiàn)，研磨所得的混合粉漿在真空條件下干燥可以有效防止粉料結(jié)塊，在干燥完成后所得物料為粉末狀或者含有少量無需破碎的小塊狀物料，沒有大塊狀物料，這不僅避免了后續(xù)需要進(jìn)一步的破碎操作，還避免了因破碎而導(dǎo)致金剛石顆粒從基體中脫落進(jìn)而團(tuán)聚的現(xiàn)象。本申請中，優(yōu)選干燥在真空度為5～10kpa的條件下進(jìn)行，更優(yōu)選干燥在真空度為5～8kpa、溫度為100～150℃的條件下進(jìn)行，在該優(yōu)選條件下干燥的時間通常設(shè)置為3～6h。
13、上述制備方法中涉及的等靜壓成型、噴涂銅層、燒結(jié)、熱擠壓、軋制等操作均與現(xiàn)有技術(shù)相同。具體的：
14、等靜壓成型的成型壓力通常為150～200mpa，保壓時間為30～40s。
15、本申請中，通過在金剛石坯錠表面噴涂銅層以在工作層的表面形成輔助焊接層，這種方式相對于在工作層表面熱扎復(fù)合銅層的方式可以改善工作層與輔助焊接層之間的界面結(jié)合強(qiáng)度；另一方面，由于金剛石具有極高的硬度，熱擠壓時摩擦較大存在不易擠出、模具損耗較大的不足，本申請利用銅金屬是良好擠壓潤滑劑的自身特點，在金剛石坯錠表面噴涂銅層可以減小后續(xù)擠出時的擠壓摩擦阻力，提高擠出成材率，減少模具損耗。具體的，在對金剛石坯錠噴涂銅層時，所使用的噴涂材料可以是白銅或t2銅等常規(guī)材料，噴涂的銅層厚度可以控制在2～8mm。完成噴涂后得到外層為輔助焊接層，內(nèi)層為工作層的坯錠。
16、燒結(jié)時在還原氣氛中進(jìn)行。采用先低溫再高溫的梯度燒結(jié)工藝使噴涂后坯錠先在較低溫度下充分還原，再經(jīng)高溫?zé)Y(jié)得到界面結(jié)合好且致密的燒結(jié)錠。優(yōu)選的梯度燒結(jié)升溫程序為：先在400～600℃燒結(jié)1～2h，然后升溫至600～800℃燒結(jié)1～2h，再升溫至900～960℃燒結(jié)3～6h。
17、熱擠壓時，在還原氣氛下將燒結(jié)錠加熱至850～950℃擠壓得到一面是工作層，另一面是銅層的帶材，擠壓比優(yōu)選為100～150：1。
18、軋制通常在常溫下進(jìn)行，優(yōu)選按每道次軋制變形量20～30％進(jìn)行軋制直至得到合適尺寸的帶料。所得帶料再按進(jìn)行常規(guī)覆焊料沖壓或拉拔得到所需規(guī)格的片狀觸頭或帶狀觸頭。
19、本專利技術(shù)還包括由上述方法制備得到的銅金剛石觸頭材料。
20、與現(xiàn)有技術(shù)相本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種銅金剛石觸頭材料的制備方法，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是，步驟1)中，金剛石微粉、石墨粉和CuMe合金粉的配比按重量百分比計為：
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征是，步驟2)中，在用砂磨機(jī)研磨時，控制出料的粒徑為1～15μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征是，步驟2)中，金剛石微粉分散劑的用量為金剛石微粉、石墨粉和CuMe合金粉重量之和的0.5～2.5倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征是，步驟3)中，干燥時的真空度為5～10kPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征是，步驟6)中，燒結(jié)采用梯度燒結(jié)，升溫程序為：先在400～600℃燒結(jié)1～2h，然后升溫至600～800℃燒結(jié)1～2h，再升溫至900～960℃燒結(jié)3～6h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6中任一項所述方法制備得到的銅金剛石觸頭材料。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種銅金剛石觸頭材料的制備方法，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是，步驟1)中，金剛石微粉、石墨粉和cume合金粉的配比按重量百分比計為：
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征是，步驟2)中，在用砂磨機(jī)研磨時，控制出料的粒徑為1～15μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征是，步驟2)中，金剛石微粉分散劑的用量為金剛石微粉、石墨粉和cume合金粉...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黨永富，陳光明，侯月賓，劉晗，黃興隆，甘友迅，謝曉宇，
申請(專利權(quán))人：桂林金格電工電子材料科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。