[发明专利]一种钨铜合金/不锈钢整体材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钨铜合金/不锈钢整体材料的制备方法，应用在高压电器开关上。

背景技术

钨铜合金因综合了钨的高熔点、低膨胀系数、抗熔焊性、抗电蚀性及铜的高塑性、高导电、导热性、在电弧高温下蒸发时可吸收大量热量等优点而被广泛的应用于触头材料、电极材料、航空航天用的耐烧蚀材料、发汗材料等。当钨铜合金作为高压电器开关时，仅局部区域需要具备高的耐烧蚀性以及导电导热性，而其余不与电弧直接接触部分只需承担部分连接强度以及具备一定的导电导热性。

电触头材料常常需要与尾部材料连接在一起来承担通断和负载电流。连接方式有焊接、螺纹连接、铆接、整体烧结等，尾部材料也是多种多样，有紫铜、黄铜、铍青铜、铬青铜、石墨等。虽然当前的高压整体触头材料的尾部材料大多用铜及其合金，但其存在耐腐蚀性、抗磨性差以及在高温条件下的强度较低等问题，在特殊工况条件下难以满足实际使用要求，同时，由于铜的价格较高，为此选择价格低廉、性能优异的其他金属替代铜成为趋势。

当前，在敞开式高压电器中最有可能替代铜的当属不锈钢，而其中的奥氏体不锈钢因其具有无磁性、强的耐腐蚀性、耐磨性、高塑韧性的特点，且具备综合力学性能优异、价格低廉、产量大、生产工艺纯熟、性能不随温度环境变化的优点，选择此类不锈钢作触头材料的尾部材料具有很强的现实意义。常见奥氏体不锈钢有0Cr18Ni9、00Cr19Ni10、00Cr17Ni14Mo2、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、00Cr18Ni10N、1Cr17Mn6Ni15N等。在电压等级要求不是很高的情况下，钨铜合金/不锈钢比钨铜合金/铜或铜合金整体触头具有优越性。在当今倡导节约，力求节俭的可持续发展的社会背景下，推广钨铜合金/不锈钢整体材料具有很强的现实意义和经济价值，对钨铜合金在新领域上的应用也有着特别重要的推广意义，而其制备方法对于其他物理化学性能差异极大的异种材料之间的连接也有着很高的参考价值。

当然作为整体触头材料的尾部材料，不锈钢也有一定的劣势，如导电性不是很好，限制了其在超高压环境下作为整体电触头材料的使用，因此其主要在中高压环境范围内发挥其作用。并且不锈钢和钨铜合金之间的物理、化学和力学性能差异巨大，使用传统的、单一的连接技术很难实现它们之间的有效连接。现有连接不锈钢和钨铜合金的工艺中所使用中间层材料为钎料，其使用的连接工艺为钎焊，如201510126420.9和201210158935.3所示。该工艺需要先制备合金钎料，且作为中间层的合金钎料厚度仅为20-50μm，连接时的加热温度高，真空度要求也很高，可见其工序复杂且工艺条件要求度高，中间层的厚度太薄，影响钨铜合金和不锈连接的连接牢固度，从而影响到钨铜合金/不锈钢整体材料的强度，同时由于采用合金钎料作为中间层材料会影响到钨铜合金/不锈钢整体材料的导电性能。

另外，现有技术中也未有将纯铜为中间层材料连接钨铜合金与不锈钢的报道和文献。

因此提供一种工序简单、连接牢固度和整体强度高、在中高电压范围内导电性能好的以纯铜为中间层材料的钨铜合金/不锈钢整体材料的制备方法己成为当务之亟。

发明内容

本发明提供一种钨铜合金/不锈钢整体材料的制备方法，其克服了现有钨铜合金与不锈钢连接工艺中由于采用合金钎料作为中间层材料而导致的工序复杂、导电性不佳和连接后的整体材料牢固度强度差的缺点，具有在中高电压范围内导电性好、工序简单、连接牢固度和整体强度高的优点。

本发明的技术方案如下：

一种钨铜合金/不锈钢整体材料的制备方法，其包括以下步骤：

1)车削步骤：将不锈钢车削成带有凹槽的不锈钢圆柱体，该凹槽由不锈钢圆柱体的一个端面向内延伸而成，凹槽为与不锈钢圆柱体同中轴线且长度和直径均小于不锈钢圆柱体的圆柱体凹槽；将钨铜合金车削成钨铜合金圆柱体，其直径等于或略小于不锈钢圆柱体的凹槽直径，钨铜合金圆柱体的长度大于凹槽的长度，该钨铜合金圆柱体能与所述凹槽套接配合；将用作中间层的纯铜材料车削成直径等于或略小于不锈钢圆柱体的凹槽直径的纯铜圆片；

2)打磨浸泡步骤：打磨掉钨铜合金圆柱体、纯铜圆片以及不锈钢圆柱体表面的氧化皮；再将上述所有部件一起置于无水乙醇中浸泡，以去除打磨产生的碎屑并清洗掉表面的污渍，之后烘干备用；

3)装配步骤：将纯铜圆片置于不锈钢圆柱体的凹槽内，再将钨铜合金圆柱体也放置在该不锈钢圆柱体的凹槽内并压在该纯铜圆片上，并用涂有浆糊的软质纸张包裹在钨铜合金圆柱体和不锈钢圆柱体的外壁，确保不锈钢圆柱体的凹槽端口密闭，形成钨铜合金/纯铜/不锈钢装配材料；