[发明专利]一种钨骨架的铜钨合金制造方法

说明书

技术领域：

本发明属于高压电触头领域，尤其涉及铜钨合金制造方法。

背景技术：

随着电力工业及电网建设的迅速发展，高压开关的电压等级越来越高，达到1000KV以上，对高压电触头抗烧损性能要求愈来愈高。越来越多的开关用户希望使用体积小巧，抗烧损性能好，长期使用可靠性高的高压电触头。

目前，高压电触头耐电弧部分主要采用铜钨合金，铜钨合金是一种假合金，采用钨粉与一定比例的铜粉机械混合，加丁钠橡胶的溶剂油溶液再混合，通过粉末压制、烧结熔渗工序过程的粉末冶金方法制造。钨粉与铜粉混合方法生产的高压电触头，由于钨（熔点3410℃）与铜互不固溶，在1250℃～1400℃烧结温度下，钨粉与钨粉在尖角处有限连接，主要靠铜（熔点1083℃）作为粘接剂连接，在电弧高温与吹力作用下，电弧接触面铜蒸发，造成铜钨合金成片状剥落，烧损严重（参见图5），220KV电压等级以上，在SF6气氛下，烧损在3mm以上，影响高压开关多次开断性能，此现象电压等级越高越严重。发明内容：

本发明的目的在于克服上述现有制造方法的缺点，提供一种新型的钨骨架的铜钨合金制造方法，该钨骨架的铜钨合金制造方法所制备的铜钨合金抗烧损性能好，长期使用可靠性高。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种钨骨架的铜钨合金制造方法，包括以下步骤：在钨粉颗粒表面包覆一层过渡族金属的化合物，然后在氢气气氛中于600~1000℃进行还原处理；接着，向其中加入造孔剂进行混合，混合均匀后在模具中压制成型坯块，接着，脱除造孔剂，形成蜂窝状的钨骨架，然后在氢气气氛中于1450~1550的温度下预烧结，使钨骨架连接起来，最后在钨骨架上放置铜材进行烧结，铜熔渗到钨骨架之间，制成钨骨架的铜钨合金。

所述钨粉颗粒为3~15μm，钨粉颗粒在包覆过渡族金属的化合物前，先在H₂气氛600℃～1000℃温度下还原处理2～4小时。

过渡族金属的化合物为NiCl₂·6H₂O，其以溶解在无水乙醇溶液中的形式包覆钨粉颗粒。

在氢气气氛中于600~1000℃进行还原处理后，钨粉颗粒表面均匀包覆金属镍，镍含量为镍与钨粉总质量的2%～6%。

所述造孔剂选用石蜡，石蜡以溶解在溶剂油中的形式加入；所述脱除造孔剂的具体方法为：将压制成型坯块在氢气气氛中于300~500℃温度下脱除石蜡。

所述钨骨架上放置铜材后的烧结条件为：氢气气氛，温度为：1400℃～1550℃。

所述铜材为过量的铜材。

预烧结的时间为3~4小时。

一种钨骨架的铜钨合金制造方法，包括以下步骤：

1）选择平均粒度3～15μm的钨粉，在H₂气氛600℃～1000℃温度下，2～4小时还原处理；

2）通过NiCl₂·6H₂O的无水乙醇溶液液体方式均匀包覆在钨粉颗粒表面；

3）将氯化镍包覆的钨粉在H₂气氛600℃～1000℃温度下，2～4小时还原处理，钨粉颗粒表面均匀包覆金属镍，镍含量为镍与钨粉总质量的2%～6%；

4）将溶解在溶剂油中石蜡和包覆金属镍钨粉颗粒混合均匀；

5）包覆金属镍钨粉颗粒、石蜡溶液混合物在模具中压制成型坯块；

6）坯块在H₂气氛300℃～500℃温度下，3~6小时脱除石蜡，形成蜂窝状钨骨架；

7）钨骨架在H₂气氛1450℃～1550℃温度下，3~4小时预烧结，使钨粉颗粒在镍的桥接作用连接起来，烧结成蜂窝状钨骨架坯；

8）在钨骨架坯上放置过量铜材,在H₂气氛1400℃～1550℃温度下,渗铜2~4小时,铜熔渗到钨骨架之间，制成形成钨骨架的铜钨合金。

所述铜钨合金为CuW80；步骤4）中压制的坯块密度为12.2~12.4g/mm³。

与现有技术相比，本发明方法至少具有以下优点：为了降低钨粉表面的活化能，在钨粉颗粒外面包覆一层过渡族金属，该金属能与钨形成固溶体，可以在不是很高的烧结温度下，通过该金属的搬运作用，在钨粉颗粒之间进行表面扩散和有限体积扩散，使钨粉颗粒连接起来，形成蜂窝状骨架，该金属与铜也能形成固溶体，从而增加了钨与铜的湿润性，再在毛细管和重力作用下，铜熔渗到钨骨架之间，制造成铜钨合金。

附图说明：