[发明专利]银/铜基复合触头材料及制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种银/铜基复合触头材料及制备工艺。

背景技术

触头材料是各种开关、继电器、接触器等电器的关键部件，起着 接通、分断和传输电流的作用。目前国内外大量使用的触头材料为银 基材料，成本高。虽然有一部分铜基触头材料，其在大电流，特别是 在AC4情况下使用时，可以保证其使用性能，触点在接通大电流时， 可以击穿触点表面的氧化膜。而在小电流，特别是AC1情况下使用 时，铜基触头材料容易产生温升过高或不通电的现象。但在小电流， 特别是在AC1情况下使用时，触头材料烧损小，使用寿命长，因此 可以在铜基触头材料的上面复合上一层耐用的银基触头材料来解决 以上问题。

现有的触头材料一般在铜基体材料上复合高熔点金属或氧化物， 以提高其分断能力及抗电弧烧损能力。现有的生产方法通过冷轧制的 方法叠合三层组元金属，所需的三层组元金属材料为带材，且带材的 一次轧制变形量需达到65％--80％，对材料的变形量要求高，且银基 材料需先加工成带材，增加了制备的难度，并且有些银基材料很难先 加工成带材材料，如银-碳化钨材料；另外，此方法使用的基材为纯 铜，触头工作层只在银层，基材不能继续使用，制备出来的成品仅能 用于小电流的轻负荷开关电器，原材料浪费大，效果还不理想。

还有一种电触头材料生产方法，是通过电镀的方法在铜基触头材 料表面复合上一层银基触头材料，由于此方法生产速度较慢，使用的 电镀废液和废水对环境有污染，且复合的两层材料间的结合力低。

现热喷涂是一种迅速发展的表面强化技术，它是通过热源将喷涂 材料加热至熔融或半熔融状态，喷射到经预处理的基体表面，形成基 体涂层，从而使工件具有更优异的表面性能；热喷涂方法制备复合电 接触材料不仅能获得的导电性能优良涂层，而且生产周期短，但涂层 结合性很差，常常出现起皮，脱落现象，在频繁的接触应力下，更容 易产生此现象。虽然兰州理工大学李亚等人使用等离子或超音速电弧 喷涂能有一定的改善，但结合层为机械咬合为主，未达到冶金结合， 其后退火温度越高(≥600℃)，结合强度越低，其结合强度都小于 80MPa，还达不到触点使用要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种对生产条件要 求低而生产效率高，复合材料之间能够达到冶金结合，性能稳定，对 环境又无污染的银/铜基复合触头材料及制备工艺，本发明制备的复 合材料基材基材(铜基触头材料)本身就是触头材料，当银基触头材 料使用完后复合材料还可继续使用，特别是在大负荷的情况下。

为实现上述目的，本发明采用一种银/铜基复合触头材料及制备 工艺，复合触头材料由铜基触头材料和银基触头材料采用热喷焊方法 复合而成，复合触头材料主要性能为：

①复合触头材料包括铜基触头材料和银基触头材料两层结构，两 种材料采用热喷焊方法复合而成；

②银/铜基复合触头材料银铜结合层有≥2μm的共晶组织过渡 层；

③银/铜基复合触头材料复合层结合强度≥200MPa；

④复合银基触头材料层厚度：30--3000μm。

其制备工艺为：

①制粉：将各银基触头材料原料粉末进行混粉、造粒、过筛，制 成-80目的喷焊粉末；

②将铜基触头材料板置于真空或在惰性气体或在水封冷却或在 还原性气氛条件下，采用热喷焊方法将银基触头材粉末复合到铜基触 头材料板上，喷焊时银铜接触面温度需在780℃--1083℃范围内进行， 使复合层有≥2μm的共晶微融结合层，复合触头材料复合层结合强 度≥200MPa；

③喷焊后的复合板材进行轧制，然后制成触点。

本发明进一步设置为铜基体材料包括有以下成分的一种，或是铜 /氧化稀土，或是铜/碳，所述的银基材料包括有以下成分的一种，或 是纯银，或是银/氧化物，或是银/镍，或是银/钨，或是银/碳化物， 或是银/碳化物/碳。

本发明进一步设置为热喷焊或为等离子喷焊或为激光喷焊或为 火焰喷焊或为电弧喷焊。

本发明进一步设置为复合材料在喷焊后进行轧制，轧制后的带 材清洗后在基材的另一面采用加热熔化的方法复合一层焊料。

本发明进一步设置为碳或是金刚石，或是石墨。