[发明专利]一种新型真空高压铜铬系触头材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及触头材料，特别是一种新型真空高压铜铬系触头材料的制备方法。

背景技术

电触头是广泛应用于继电器、接触器、负荷开关、中低压断路器以及家用电器、汽车电器（喇叭、车灯、点火）等开关电器的主导电接触材料。要求具有良好的耐电磨损，抗熔焊，导电导热性，接触电阻小。铜铬触头一般采用冶金方法制备。但是由于Cr与Cu元素熔点相差较大，在冶金方法制备的铜铬触头材料冶炼中Cr几乎不熔化，不产生结晶过程，故在铜基体上分布极不均匀，并存在着较多超过100μm的大颗粒铬粉。使导电性能受到影响。并且存在大量的缺陷, 如高的气体含量、低的材料致密度以及Cr 的宏观偏析等，这些缺陷的存在降低了真空开关运行的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于克服了上述背景技术的不足之处，提供一种新型真空高压铜铬系触头材料的制备方法。采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。

实现本发明目的的技术方案是：

一种新型真空高压铜铬系触头材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）首先将铜粉和铬粉按一定比例混合，用料重量百分比为铜︰铬=45～90%︰10～55%，采用冶金熔炼的方法，形成铜-铬合金，并在上述冶金熔炼过程中加入钨、钼、钽、铌、锆、钛、锑、碲、铋、锌、锡或稀土金属（La、Ce等）中至少一种，加入量为0.01%～0.5%，作为脱氧剂和细化剂，或者不加；

（2）冷却后，采用激光束快速扫描铜-铬合金表面，实施重熔。

所述冶金熔炼和激光快速扫描过程可以在高真空状态或在惰性保护性气氛下进行。

所述激光束快速扫描的工艺参数为：工作气体CO₂，Ar，He，比例为1：10～20：20～40；激光功率3～5kW；光斑直径2～6mm；扫描速率100～300mm/min；搭接率20%～40%。

本发明的优点是：采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。

具体实施方式

以下通过具体的实施例来进一步说明本发明：

实施例1：

将重量百分比为60：40的铬粉和铜粉（平均粒径为6～8μm）混合，采用电弧熔炼法制备铜-铬合金。冷却以后，在自制的纯度为99.995%的Ar气保护反应容器内，采用GS-TFL-6000型横流CO₂激光器进行激光快速扫描处理，激光处理工艺参数为：功率3.4kW；光斑直径5mm；扫描速率200mm/min；搭接率40%。经过激光表面处理以后，电导率基本保持不变，其晶粒大小比未处理之前小两个数量级，由100多μm减小到4～7μm，激光重熔层厚度为1002μm，硬度值109.2HV，较未处理之前提高了85.2%，耐磨损性提高了155%，耐腐蚀性提高了138%。

实施例2：

将重量百分比为50: 50的铬粉和铜粉（平均粒径为6～8μm）混合，采用电弧熔炼法制备铜-铬合金。冷却以后，在自制的纯度为99.995%的Ar气保护反应容器内，采用GS-TFL-6000型横流CO₂激光器进行激光快速扫描处理，激光处理工艺参数为：功率4kW；光斑直径4mm；扫描速率180mm/min；搭接率35%。经过激光表面处理以后，电导率基本保持不变，其晶粒大小减小到3～5μm，激光重熔层厚度为1200μm，硬度值121HV。

实施例3：

在重量百分比为50: 50的铬粉和铜粉（平均粒径为6～8μm）的基础上加入0.4 %的稀土金属La混合，采用电弧熔炼法制备铜-铬合金。冷却以后，在自制的纯度为99.995%的Ar气保护反应容器内，采用GS-TFL-6000型横流CO₂激光器进行激光快速扫描处理，激光处理工艺参数为：功率4kW；光斑直径4mm；扫描速率180mm/min；搭接率35%。经过激光表面处理以后，电导率基本保持不变，其晶粒大小减小到2～3μm，比实施例2晶粒更细小，激光重熔层厚度为1200μm，硬度值132HV。