[发明专利]纳米颗粒充填钨骨架特种结构电触头合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料中金属粉末及合金的制备技术领域，特别是提供了一种用水溶液还原法制取铜包纳米钨粉及用这种纳米合金粉与粗颗粒钨粉混合经压制烧结工艺，制成为纳米钨颗粒充填到钨骨架间隙的具有特种组织结构的Cu-W（80）电触头合金，这种技术适用于超高电压（500~1000kv）、超大负荷（50~100kA）电触头合金。

背景技术

电触头合金是开关电器的接触元件材料，它承担着接通、断开负载电流的任务，对电器开关的可靠运行起着决定性作用。近年来随着我国工农业高速发展，西电东送格局的出现，超高压（1000kv）输电网路的建设与可靠运行，使网路的负荷急剧增加。超高压断路器是高压输配电成套设备的枢纽，电触头合金（或零件）更是超高压断路器中的关键元件。由近60多年的生产、使用经验可知，电触头零件能否在超高电压、超大电流的弧光高温区内，长期、反复地安全可靠地完成线路的接通与断开功能，是代表一个国家高压断路器制造水平的关键技术经济指标之一。

早在1954年，美国和欧洲一些国家相继开展了电触头合金及电接触现象的研究工作，多次召开了电接触现象的学术讨论会，后改为每年一次的Holm电接触现象国际讨论会，后来又有美国材料实验协会（ALEE）、美国继电器制造者协会（ASTM）、NARN公司、贝尔电话研究所等加入并成为很有影响力的国际性组织。共同研究的内容主要围绕电触头材料有关的金属与合金材料，电接触过程中的熔焊、金属蒸发、迁移、电接触磨损、放电等现象，以及电触头寿命、可靠性等的测试方法。

我国自1954年开始生产电触头材料，到1975年时全国已有30多个生产厂家、15家专业研究机构，其中有桂林电器科学研究所、北京粉末冶金研究所、北京钢铁研究总院及相关大学内的粉末冶金专业等。近10年来，我国生产电触头合金及零件的厂家已超过百家。

粉末冶金工艺在制备电触头合金材料时有独特的工艺优势，这是因为它能把两种性能完全不同的、互不相容的两种或两种以上的金属烧结起来，各自发挥本身的优势特性，如采用银或铜这种导电性优良的金属与高熔点、高硬度、耐电弧腐蚀、迁移小、抗熔焊性好的钨烧结成一种导电性良好，又具有良好的耐电弧腐蚀性和抗熔焊性的触头合金材料。

近50年来，世界各国生产的触头合金品种很多，主要可分为八大类：                                                金属-金属类（以二元系为主），如以Ag为主加入少量的W，Cr，Mo，V，Mg，Ta，Fe，Co，Ni，Nb；以Cu为主加入W，Mo，Cr，V；以W为主加入Cu，Ag，Au，Ni，Pd，Pt；以Mo为主加入Cu，Ag，Au。 金属-石墨类：如Ag-C（石墨），Cu-C（石墨）。 金属-金属氧化物类：如Ag（或Cu）-CdO，MgO，CuO，CaO，ZnO，Al₂O₃，SiO₂，TiO₃，Cr₂O₃，MnO₂，BiO₂，NiO，CoO等。 金属-金属氢化物类：如Ag（或Cu）-LiH，TiH₂，ErH₃，CaH₂，BaH₂等。 金属-金属碳化物类：如Ag（或Cu）-SiC₄，TiC，MoC，WC等。 金属-金属硼化物类：如Ag（或Cu）-TiB₂，ErB₂，VB₂等。 金属-金属氮化物类：如Ag（或Cu）-Si₃N₄，TiN，ErN等。金属-金属硅化物类：如Ag（或Cu）-MoSi等。