[发明专利]大功率硬质铜钨铁复合电触头加工工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种真空断路器中电气触头材料，尤其是涉及到一种大功率无银电气触头材料及其加工工艺。

背景技术

在真空断路器中，对触头材料提出了多个方面的要求，主要有三个方面：高的电流断路特性(电流分断能力)，电流断续特性(截流值)和高载流牲性(导电性)。

目前用于真空断路器的材料主要银碳化钨材料，铜铋合金，铜钨合金及铜铬合金。几种材料各有优缺点，银碳化钨材料使用贵金属银作导体材料，价格太昂贵；铜铋合金具有优良的，但电流分断能力不理想；铜钨合金虽然具好优良的分断能力及导电力，电流断续特性(截流值)不理想，且由于采取熔渗工艺，容易出现铜聚集；铜铬合金材料潜力大，但现在铬材料中杂质控制较难和触头材料气体含量高，造成材料性能分散性高。

发明内容

本发明目的在于提供一种充分利用铜优良的导电、导热及化学稳定性，结合碳化钨材料热电子发射能力，并利用钨/碳化钨颗粒和颗粒之间的距离的精心控制，达到提高触头材料的综合性能，通过创新的工艺生产出质量好的触头材料。同时利用热处理工艺，将铁合合金整体烧结在触头产品非工作面，最后制造成具有优良性能的大功率硬质铜钨铁复合电触头材料。

实现本发明目的的技术方案是：

一种大功率硬质铜钨铁复合电触头加工工艺：

首先选择合适颗粒度的铜粉、碳化钨粉和钨粉按比例进行混合；对混合后的原料粉进行往复多次热处理、压制成型和破碎，再压制成型、并进行预烧处理得到铜钨合金坯料；最后将准备好的纯铜和铁合合金与预烧后的坯料进行一同烧结、熔渗就得大功率硬质铜钨铁复合电触头材料。

所述热处理在580--710℃温度下进行2--4小时。

所述压制的压力为4.5--8.5吨/平方厘米。

所述预烧的温度1000-1100℃，预烧时间为1--2小时。

所述铜粉过400目筛，碳化钨和钨的粉末颗粒在3--6μm之间。

所述铜粉重量在所述混合粉中的含量为8--12％。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

1.该电触头材料由于采用铁合合金为基材，具有硬度高、耐磨损性好的特点。

2.由于材料采用铜材料，使制作的电气触头的电流分断能力、导电能力和电流断续特性等综合性能高得到提高；材料在使用寿命周期内，性能均匀性高。

3.采用该触头材料简化电器开关结构，消除了开关中弹簧的分散性，大幅度提高部件的可靠性。

4.由于采用价格低廉的铜、铁合为原材料，大幅度降低了电气触头材料的成本。

5.通过创新的制粒工艺以及对工艺参数的精心选择控制了材料中钨/碳化钨颗粒之间的距离，解决材料成型困难及熔渗困难的问题，在整个烧结过程中无需加助烧剂。

6.通过创新的工艺确保材料生产时铜完全渗入坯体中，生产出孔隙率小于0.15％的电触头材料。

附图说明

图1为本发明中所述铜钨合金坯料的制作工艺流程图

1.铜钨合金层    2.铁合合金层

具体实施方式

从图1中可以看出，一种大功率硬质铜钨铁复合电触头材料的加工工艺如下：

首先选择铜粉过400目筛、碳化钨和钨的粉末颗粒在3--6μm之间按比例进行混合，铜粉重量在所述混合粉中的含量为8--12％；

对混合后的原料粉在580--620℃温度下进行热处理2--4小时，并在4.5～8.5吨/平方厘米的压力下压制成型，对第一次压制成型后进行破碎，再次在630--670℃的温度下进行热处理1.5--4小时，并在5.5--6.5吨/平方厘米的压力下第二次进行压制；

对第二次压制成型后进行破碎，再次在670--710℃的温度下进行热处理1.5--4小时，并在5.5--6.5吨/平方厘米的压力下第三次进行压制；

对第三次压制成型后进行破碎，再次在670--710℃的温度下进行热处理1.5--4小时，并在7--8吨/平方厘米的压力下第四次进行压制；再在1000-1100℃的温度进行预烧处理1--2小时得到铜钨合金坯料；确保坯体经预烧后，铜与碳化钨和钨颗粒已经处于良好的浸润状态下，对后续的浸烧起一个极好的诱导作用；

最后将准备好的铁合合金、纯铜与预烧后的坯料进行一同烧结、熔渗就得孔隙率小于0.15％的大功率硬质铜钨铁复合电触头材料。

大功率硬质铜钨铁复合电触头材料主要技术及性能指标如下表