[发明专利]一种银碳化钨触头材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种银碳化钨触头材料的制备方法，属于金属基复合材料领域。

背景技术

由于碳化钨的熔点高，耐电腐蚀性强，而银具有优良的导电导热性能，银碳化钨材料兼具有良好的耐电腐蚀性及导电导热性，因而银碳化钨触头材料被广泛地应用于低压塑壳断路器、框架式断路器上。触头起接通、承载和分断电流的作用，是断路器的心脏部件，其性能在很大程度上决定了断路器的性能及其运行的可靠性。因此断路器对触头有着苛刻的要求，要求具有：①良好的抗电弧烧损能力，②高的抗熔焊能力，③长的机械寿命，④良好的导电导热性能。对于银碳化钨触头材料，要符合断路器的要求，应达到如下要求：①碳化钨颗粒细小并均匀地分布于银基体上，②触头致密度高，③触头材料的电阻率低。

目前，银碳化钨触头材料制造工艺有混粉烧结法和熔渗法，混粉烧结法的工艺流程是：碳化钨粉、银粉→混合→成型→烧结→复压，所制得的触头钨颗粒分布不均匀，易分层，致密度低，难以满足断路器的使用要求；熔渗法的主要步骤是在银熔点以上的温度下将银液体渗入银碳化钨压坯内，所制得的银碳化钨触头致密度高，因此银碳化钨触头通常采用熔渗法来制造；但由于银对碳化钨的湿润性较差，采用熔渗法工艺制造时需要添加微量金属元素，如镍、钴、铁，来改善银对碳化钨的湿润性，才能使银液体渗入银碳化钨压坯内，以获得致密的银碳化钨触头。现有熔渗法常见的工艺流程为：碳化钨粉、银粉、添加微量的金属元素→混合→成型→熔渗→整形→成品，由于添加的金属元素是微量的，它们难于分散均匀且不能有效地覆盖在碳化钨颗粒表面，致使银对碳化钨的湿润性得不到有效的改善，渗入的银液体不足以充满银碳化钨压坯，因而导致触头致密度不够理想，金相组织不够均匀，触头抗电弧烧损能力低。

公开号为CN101817079A的发明专利，公开了一种银碳化钨触头材料骨架包覆粉末的制备方法,具体为：经过水合肼预处理的平均颗粒度为1μm下的碳化钨,加入硝酸银络合物,经过化学反应,还原的银包覆碳化钨颗粒,生成包覆混合粉末,作为制备银碳化钨触头材料熔渗工艺所需骨架粉末。该发明制得的银碳化钨触头材料其细颗粒碳化钨与银基体之间分布均匀接合牢固使其抗电弧、耐烧损性能得到一定提高。但该发明在制备过程中采用有毒化学物质水合肼，不仅对生产操作人员的健康有影响，还存在环境污染的问题，不利于社会的可持续发展；其次，通过化学反应制得银碳化钨包覆混合泥浆后需要用纯净水来清洗，在这过程中产生了大量的废水，存在污水处理和环境污染的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新的银碳化钨触头材料的制备方法。该方法工艺简单、环保，且所得的银碳化钨触头金相组织均匀，致密度高，电阻率低。

本发明所述的银碳化钨触头材料的制备方法，是将银粉和碳化钨粉混合，所得混合粉末与高纯镍球和水置于球磨机中进行球磨，所得球磨后的粉体经干燥、退火、成型、熔渗处理，得到银碳化钨触头材料；其中：

所述高纯镍球与混合粉末的重量比为4～10：1；

所述水的用量按每1kg混合粉末加入130～220ml水计算；

所述球磨的时间为15～60h。

本发明将混合粉末与高纯镍球和水按特定配比置于球磨机中进行球磨特定时间，一方面，通过球磨，银粉和碳化钨粉的混合更为均匀；另一方面，球磨过程中，由高纯镍球上因球磨损耗的镍可以作为添加物直接添加到银钨混合粉中，实现球磨和加入添加物同时进行，而且申请人经过大量实验验证发现，当球磨时间限定在上述范围内时，所得触头材料中的镍恰好占银和碳化钨混合粉末总重量的0.2～1.5％；再一方面，因碳化钨颗粒的硬度比高纯镍球高得多，碳化钨粉与镍球得到充分的接触和研磨，由高纯镍球上因球磨损耗的镍可以均匀地覆着到碳化钨颗粒的表面，从而达到有效改善银对碳化钨的湿润性的目的；因此，采用本发明所述方法可以制造得到具有碳化钨颗粒细小且均匀地分布于银基体上的组织结构的银碳化钨触头材料，且触头材料的致密度高、电阻率低，整个制造过程不产生任何废水及其它废弃物。

上述技术方案中，所述的高纯镍球为高纯度的镍球，为了尽量少地引入杂质，优选是采用镍含量≥99.9％的镍球。通常情况下，采用直径为φ6～φ30mm的高纯镍球。

上述技术方案中，所述碳化钨粉和银粉的用量及配比可根据要制备的银碳化钨触头材料来计算，通常情况下，碳化钨粉和银粉的重量比为95～50：5～50。

上述技术方案中，所述碳化钨粉和银粉的粒度与现有技术相同，在本发明中，优选采用平均粒度为1～10μm的碳化钨粉，优选采用粒度为-100～-200目的银粉。