[发明专利]真空开关铜铬系触头材料的制造方法

说明书

本发明涉及一种真空开关触头材料的制造方法，特别是涉及一种真空开关铜铬系触头材料的制造方法。

背景技术中，现有真空开关的触头材料主要采用铜铬系触头材料，因其具有分断能力大，耐电压强度高，抗熔焊性能好，截流值低等优点而被广泛应用。铜铬系触头因其组分固有的特点使其制造困难，目前大都采用粉末冶金生产工艺进行生产，粉末冶金生产工艺分为混粉烧结法和熔渗法两类，美国专利(专利号：4032301)和中国专利(CN1050223A)均涉及混粉烧结法，即将铜粉与铬粉及其它组分的粉末按比例配料、充分混合，然后压制成形、烧结、后续加工致密化处理。另一类为熔渗法，如美国专利(专利号：3818164)和中国专利(CN87100389)所述，将铬粉松装烧结成骨架，再将铜渗入到铬骨架之中。以上两种粉末冶金工艺生产的铜铬触头主要存在以下缺陷：1、致密度不高，残余孔隙多，一般在2％～5％之间，这种残余孔隙和孔隙中所含有的气体及固体杂质易导致触头整体性能的降低，尤其是弧后重燃会造成开断失败；2、富集均匀性不好，混粉烧结法是机械混合成形过程，虽然能排除宏观富集现象，但微观富集难以避免，熔渗法的富集问题更是难以根除，这种富集现象会造成开关性能的恶化；3、杂质含量高，除了气体杂质氧和氮外，固态杂质铝和硅含量均较高，这些杂质直接降低了触头的开断和耐压性能并且容易引起弧后重燃；4、结合强度低，用粉末冶金工艺所制触头的两相之间是纯粹机械结合，结合强度低，导致了传导性能和抗冲击性能下降。用粉末冶金工艺生产的铜铬触头这些固有缺陷，直接影响了铜铬触头的性能，降低了真空开关的可靠性。

本发明的目的在于克服了上述背景技术的不足之处，提供一种真空开关铜铬系触头材料的制造方法，用该方法制作的铜铬系触头致密度高，均匀性好，结合强度高，杂质含量低，能有效地提高真空开关的可靠性。

为达到上述目的，本发明采用的技术解决方案如下：

一种真空开关铜铬系触头材料的制造方法，其特殊之处在于：先将铜和铬在高温下熔炼形成合金化液相，然后将液态金属铸入铸模中快速冷却结晶固化成铸锭，再将铸锭进行后续加工形成触头合金。

上述铜和铬可以是块状或粉状，铜的含量为45％～90％，铬的含量为10％～55％。

上述熔炼过程的精炼期可加入脱氧剂和细化剂。

上述脱氧剂和细化剂可以采用锆、钛、钨、钼、钽、铌、锑、碲、铋、锌、锡或稀土金属中至少一种，加入量为0.01％～0.5％。

上述熔炼过程中熔体温度可以高于1400℃。

上述熔炼和浇铸过程可以在高真空状态或在低压保护性气氛下进行。

上述熔炼工艺可以采用真空凝壳电弧熔炼或电子束熔炼、等离子熔炼、真空感应熔炼以及电渣炉熔炼。

上述后续加工工艺可以采用挤压加工或锻造加工。

上述挤压加工或锻造加工可以采用热加工或冷加工，热加工温度可以是500℃～1000℃。

下面对本发明作进一步详细的描述：制作时先将块状或粉状的含量为45％～90％的铜和含量为10％～55％的铬放入真空熔炼炉的坩埚或装料器中，用高能真空熔炼工艺将其熔炼成液态合金，熔炼时熔体温度高于1400℃，在熔炼过程的精炼期可加入0.01％～0.5％的脱氧剂和细化剂如锆、钛、钨、钼、钽、铌、锑、碲、铋、锌、锡或稀土金属中的一种或几种进行脱气及细化处理，加入量为0.01％～0.5％，铜和铬以及添加物第三、四组分在高温下形成均一的液相，经过熔化期与精炼期的熔炼过程使杂质充分脱除获得低杂质含量均一的合金化液相，将此液态金属快速铸入快速冷却的铸模之中结晶固化成铸锭。浇铸温度根据铬的含量及添加物成份与含量的不同而不同，例如含铬40％的铜铬合金浇铸温度为1790℃，含铬30％的铜铬合金浇铸温度为1700℃，含铬25％的铜铬合金浇铸温度为1560℃，熔炼和浇铸过程可在大于1×10^-2帕的高真空下进行，也可在低压保护性气氛如300毫米汞柱的低压氩气气氛下进行。经过快速凝固的结晶固化过程，通过控制比重偏析和结晶过程中弥散分布的组织，再将快速凝固的铸锭进行后续挤压或锻造加工制成所需的触头合金，挤压或锻造过程可以冷加工，也可以热加工，热加工的温度控制在500℃～1000℃之间进行。另外，熔炼过程可采用真空凝壳电弧熔炼即壳式电弧熔炼，也可采用电子束溶炼、等离子熔炼、真空感应熔炼及电渣炉熔炼。以下通过具体的实施例来进一步说明本发明：