[发明专利]含有Cr2Nb相的CuCr触头材料制备方法

说明书

本发明公开了一种含有Cr₂Nb相的CuCr触头材料制备方法，包括以下步骤：S1配料：将原材料按照比例配比；S2真空感应熔炼：在陶瓷坩埚中装入配好的原材料，在真空条件下，通过梯度加热，使得原材料熔化；S3浇铸冷却：当原材料完全熔化，在电磁搅拌作用下使成分均匀，将陶瓷坩埚中熔液倾倒入水冷模具中，冷却出炉；S4热锻变形及热处理：采用热锻工艺将铸锭变形至需要的尺寸，随后进行热处理；S5机械加工：采用机加设备将铸锭按图纸加工为所需的触头形状。本发明能够有效提高触头的强度、硬度，同时大大提升材料的耐高温性能，使得触头更为抗烧蚀，抗高温变形，同时使得触头的使用寿命也大大增加。

技术领域

本发明涉及合金触头制备技术领域，具体是涉及一种含有Cr₂Nb相的CuCr 触头材料制备方法。

背景技术

CuCr合金触头材料是中压真空断路器中的重要器件，其制作工艺主要有粉末冶金工艺和真空感应熔炼工艺，其中真空感应熔炼工艺是制备铜铬合金触头的一种主流工艺，常规真空感应熔炼工艺使用的原材料为纯铜、纯铬，不添加第三元素，虽然能够满足使用，但是在服役过程中仍然存在开断能力不够、熔焊、抗烧蚀能力不够、抗高温蠕变小等现象，大大限制了该类材料的使用电寿命。

而且现有技术中制备的铜铬触头硬度、强度偏低，在服役过程抗熔焊、耐压、开断能力差；制备的铜铬触头抗高温变形能力弱，在服役过程由于高温以及开合过程的动静触头冲击，极易变形，影响触头的使用寿命。因此，为了使得触头材料开断能力、抗熔焊、抗烧蚀能力提高，同时抗高温蠕变和触头的使用寿命也大大增加，现需要一种新型的CuCr触头材料制备方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种含有Cr₂Nb相的CuCr触头材料制备方法。

本发明的技术方案是:一种含有Cr₂Nb相的CuCr触头材料制备方法，包括以下步骤：

S1配料：将原材料Cu块、Cr块按照比例，进行配比，配至Cr含量为10％ -50％，Nb的添加量为0.005-10％；Cu、Cr作为两种主要元素，由于两者互不相溶形成一种假合金，保持了各自良好的特性，有利于提高真空开关的分断能力，而Nb元素在此范围的添加，可以形成Cr2Nb相，该该种相的存在能够有效提高触头的强度、硬度，同时大为提升材料的耐高温性能，使得触头更为抗烧蚀，抗高温变形，同时使得触头的使用寿命也大为增加；

S2真空感应熔炼：在陶瓷坩埚中装入配好的原材料，在真空条件下，通过梯度加热，使得原材料熔化；

S3浇铸冷却：当陶瓷坩埚中原材料完全熔化，并在电磁搅拌作用下使成分均匀后，将陶瓷坩埚中熔液倾倒入水冷模具中，冷却1h后出炉；

S4热锻变形及热处理：采用热锻工艺将铸锭变形至需要的尺寸，随后进行热处理，保温2h；

S5机械加工：采用机加设备将铸锭按图纸加工为所需的触头形状。

进一步地，所述步骤S2真空感应熔炼具体为：在陶瓷坩埚中装入配好的 Cu块、Cr块、Nb块，Cr块、Nb块放置在坩埚下部，开启真空电磁熔炼设备的真空系统，待到真空度达到9×10^-1Pa，通过梯度加热，待到陶瓷坩埚内Cu 块开始熔化，关闭真空系统，充入-0.08Mpa～-0.01Mpa的惰性气体，继续加热，使得原材料融化。随着真空系统关闭，铜的熔化，熔炼系统内铜会开始挥发，导致内部短路故障，通过充入惰性气体，可以抑制铜的挥发；真空度达到该等级，有利于熔炼过程材料内部吸附气体的释放同时减少原材料与氧、氮等元素的接触，降低最终产品的气体含量。

更进一步地，所述步骤S2中梯度加热的方式具体为，将功率由10kw逐步升至50kw，其中，功率的上升速率为5～10kw/min。采用梯度加热使得原材料中吸附气体缓慢释放而被真空系统抽出，防止功率过高导致气体大量释放而未被及时抽出导致原材料氧化。