[发明专利]一种钨铜电接触材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电子材料技术领域，具体涉及一种钨铜电接触材料及其制备方法。

背景技术

电接触材料在仪器仪表、电器开关中具有重要的作用。高压输变电向大容量超高压发展，低压配电系统与控制系统对自动化水平、灵敏程度要求的提高以及电子工业产品的更新换代，都对电接触材料提出了新的要求。理想的电接触材料必须具备良好的物理性能、力学性能、电接触性能、化学性能和加工性能。

早期的电接触材料多采用纯钨、纯钼、纯铜及贵金属银，这些材料的导电性、强度及高温性能往往难以兼顾，不能全面满足航空、航天、微电子、电力、交通运输等领域的高速发展对电接触材料的要求。钨铜电接触材料是由高熔点、高硬度的金属钨和高塑性、高导性的金属铜所组成的两相复合材料，其综合了钨和铜各自的特性，具有高的高温强度、高的导电导热性、好的抗电蚀性、较高的硬度、低的热膨胀系数等优点。

专利CN103943383A公开了耐烧蚀的电磁继电器触点及制造方法，其由80～95％的铜和余量的钨组成，将钨粉和铜粉混合熔炼而成。但已有研究表明，CuW合金组织中W颗粒在烧结过程中会发生聚集长大现象，形成孤立孔隙，且出现较大的富铜区；在开断电流时，电击穿主要发生在富铜区域和Cu/W相界面上，电弧的能量得不到有效的分散，造成触头的表面产生软化、喷溅、流动、裂纹等现象。

专利CN101515513B公开了一种制备TiC/CuW合金触头材料的制备方法，其按照质量比1:0.5％～1.5％的比例分别称取钨粉和TiC粉末，另按钨粉、TiC粉总质量的5％～8％称取诱导铜粉，钨粉、TiC粉、诱导铜粉经混料、模压制成钨压坯；将熔渗金属铜块与钨压坯叠置，依次通过对钨压坯骨架的烧结、对钨压坯骨架的熔渗，制备了添加TiC相的CuW材料，该材料对电弧具有一定的分散作用，有助于提高CuW触头材料的耐电弧烧蚀性。但该材料由于Cu、W两相界面薄弱，粘附强度不高，且存在局部气孔，导致材料的导电率和硬度难以得到进一步的提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种钨铜电接触材料，从而解决现有钨铜电接触材料中Cu、W两相界面薄弱，粘附强度不高的技术问题，赋予材料更高的导电率和硬度。

本发明的第二个目的是提供上述钨铜电接触材料的制备方法，解决现有钨铜电接触材料制备过程中气孔较多，致密度较低的技术问题。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种钨铜电接触材料，由以下重量百分比的组分组成：钨(W)35.0～90.0％，碳化钛(TiC)1.0～5.0％，镍(Ni)0.05～1.0％，氯化铈(CeCl₃)或氯化镧(LaCl₃)0.05～1.0％，余量为铜。

本发明提供的钨铜电接触材料中，TiC可以对W-Cu基体起到弥散增强的作用，Ni作为润湿活化剂，可以提高Cu-W的润湿能力，CeCl₃或LaCl₃则在Ni的作用下，起到连接Cu-W两相的作用，从而增强Cu-W两相界面，提高Cu-W的粘附强度；通过Cu-W组成比例的改变，以及TiC、Ni、CeCl₃或LaCl₃，三种组分的协同作用，可以依据不用的应用环境调整钨铜电接触材料的导电率和硬度，扩大材料的应用范围。

在要求较高硬度或较高导电率的场合，上述的钨铜电接触材料，作为优选方案，由以下重量百分比的组分组成：钨35.0～55.0％，碳化钛1.0～5.0％，镍0.75～1.0％，氯化铈或氯化镧0.75～1.0％，余量为铜。

上述的钨铜电接触材料的制备方法，包括以下步骤：

1)取配方量的钨粉，碳化钛粉，镍粉，氯化铈粉或氯化镧粉，铜粉，混合均匀，得到混合料；

2)将步骤1)所得混合料压制成型，得到毛坯；

3)将步骤2)所得毛坯在保护气氛下进行烧结，即得。

本发明提供的钨铜电接触材料的制备方法采用粉末冶金液相烧结法，W粉末在液相烧结中形成W骨架；TiC粉末弥散到W-Cu基体中提高材料的抗熔焊性；Ni粉起到提高润湿性和流体流动性的作用，CeCl₃或LaCl₃可起到烧结熔剂的作用，在提高两相粘附强度的同时，可降低Cu-Ni合金熔体的粘度，从而起到降低烧结温度的作用。