[发明专利]自蔓延熔铸－电渣重熔制备CuCr合金触头材料的方法

说明书

技术领域：

本发明属于合金材料制备技术领域，特别是涉及一种采用自蔓延熔铸—电渣重熔法制备CuCr合金触头材料的新工艺。

背景技术：

理想的触头材料必须具有以下电气性能：大的分断电流能力、高的耐电压强度、可靠的抗熔焊性能、高的导电率和导热率、低的电弧烧损率以及低的截流值等。近年来随着大功率真空高压开关技术的发展，CuCr系列的合金触头材料以其众多的优越性能逐渐取代了传统的W-Cu、Cu-Bi系列的合金触头材料，而广泛的应用于中高压大功率真空开关电路中，预计随着其性能的不断改善，其应用范围会更加广泛。据对西安、桂林、沈阳、郑州、锦州等地的生产厂家和用户的调查发现，铜铬触头材料具有广阔的市场，CuCr合金售价高达50-65万元/t(而金属Cu、Cr分别售价为1.7万元和6万元左右)，按原料价格算增值达15-20倍，据保守估算可形成近千亿的产值。从Cu-Cr合金相图看，CuCr合金属于难混溶系列的合金，无法采用普通的熔炼方法制备CuCr合金。实际应用发现高压触头材料的电气性能取决于其微观结构，而微观结构又取决于其制备工艺。因此，世界各国都把开发CuCr合金的制备工艺和技术放在首位。例如，粉末烧结法制备的CuCr合金流程就是将一定比例的铜粉和铬粉经充分混合均匀压坯，然后烧结成形。粉末烧结法主要缺点是对粉末质量，尤其是铬粉的质量要求很严。该工艺制备的产品质量相对较低，氧含量波动很大，可高达0.2％。熔渗法制备CuCr合金是将适量的铜粉与全部铬粉充分混合后压坯，在真空或还原性气氛下先烧结成多孔的铬骨架，烧结温度控制在铜的熔点附近(1083℃)然后在真空下浸入熔融的铜中，使之在毛细力作用下，充分浸渗入预先烧结的铬骨架中。熔渗法的缺点是生产效率低，铬粒子相对比较粗大，且铬含量要达到相当的比例。电弧熔炼法制取CuCr触头材料是将经等静压后真空烧结的CuCr合金锭作为自耗电极，在真空(或惰性气体气氛)中，将电极在直流电弧作用下迅速熔化，然后快速冷却凝固形成铸锭。但该方法需要成本较高、结构复杂的真空系统和直流电弧电源，生产成本较高，而且很多工艺参数需要进一步摸索和完善。前两种工艺均存在着粉末冶金材料所固有的缺陷，即材料致密度差，合金中Cu、Cr两相分布不易均匀、结合不够紧密，真空自耗电弧熔炼法使性能有所提高，但设备要求高，更重要是我国没有知识产权。近年来随着技术的发展，又涌现出许多新的制备技术，如“电渣熔铸生产铜铬合金真空开关触头材料的方法(申请号：96114678.8，CN1186318A)”、“一种低氧低夹杂物铜铬合金触头的生产方法(申请号：200310105130.3，CN1619000A)”，这两种方法都是利用电渣冶金工艺的优点，进而制备出CuCr合金触头材料。但是这两种制备工艺所采用的自耗电极棒都是采用高纯的金属粉末制备而成的，生产成本很高，且制备工艺复杂，其中，前者自耗电极棒采用烧结工艺制备而成，后者采用真空感应炉熔炼制备而成，不但工艺复杂，而且生产成本很高。

发明内容：

本发明提供一种自蔓延熔铸—电渣重熔制备CuCr合金触头材料的方法，其目的在于解决现有制备技术中对粉末质量要求很严、氧含量波动很大；生产成本较高，而且很多工艺参数不确定；材料致密度差，合金中Cu、Cr两相分布不易均匀、结合不够紧密等方面存在的问题。

本发明是通过以下技术方案来实现的：