[发明专利]一种在磨损高压开关触头表面制备修复层的方法

说明书

本发明公开了一种在磨损高压开关触头表面制备修复层的方法。具体为：对高压开关触头磨损处进行清洁处理后，在其表面先采用激光重熔进行表面预处理，在不改变触头基材整体性能的情况下调整其化学成分。然后，采用激光熔覆技术在激光重熔处理后的触头表面磨损处进行修复处理。本发明制备的修复层无气孔、裂纹缺陷，从而提高触头表面的摩擦性能；以至于提高高压开关柜的运行稳定性、可靠性。此外，本发明可针对不同规格、不同磨损程度的高压触头进行修复，具有操作简单、效率高、成本低等优点。

技术领域

本发明涉及电工材料修复技术领域，特别涉及一种采用激光重熔与激光熔覆相结合的工艺在高压开关柜触头表面磨损、缺陷的修复方法。

背景技术

电触头应用于各种高压断路器中，是各种电力开关的核心器件。整体触头的主要成分是铜(Cu)，其具有有意的导电、导热性能。但是，铜合金的硬度低，耐磨性差，在使用过程中容易磨损。目前，电触头磨损后基本是报废处理，浪费度极高，且针对其修复方案并不多见。为了延长电触头的使用寿命，节约成本，本发明采用激光重熔与激光熔覆相结合的工艺对磨损高压开关触头表面进行修复。首先改善触头基材表层的元素分布，再熔覆制备修复层，以达到提高修复层与基体之间的结合力，相关的学术论文或发明专利目前还未见报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种将激光重熔与激光熔覆相结合的新工艺，在高压开关柜电触头的磨损表面制备一层导电性能优异，耐磨性能好，无裂纹缺陷的修复层。

本发明的技术方案为：一种在磨损高压开关触头表面制备修复层的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)试样预处理；

先对高压开关触头表面的磨损处进行打磨、清洗；其中，打磨是使用200～1200^#砂纸逐级打磨，打磨后在丙酮溶液中超声波清洗10～15min，在用去离子水冲洗，然后室温风干；

(2)对预处理的试样进行激光重熔处理；

将经步骤(1)预处理的试样放入激光重熔设备进行激光重熔处理；设置参数为：光斑直径D为0.2～3mm，焦距H为150～250mm；激光功率P为80～500W，扫描速度V为50～600mm/min，搭接率M为15～65％，保护气体气流L为2～20L/min；

(3)对激光重熔处理后的磨损处进行激光修复处理；

首先对熔覆材料与粘接剂搅拌，并涂覆在开关触头磨损处，厚度为开发触头尺寸1.2～1.5倍；然后，对熔覆材料进行干燥处理，干燥温度为30～80℃，时间为8～24h；通过激光熔覆处理使激光重熔处理后的试样表面和熔覆材料同时熔化并快速凝固成修复层；激光熔覆的工艺参数为：激光功率为100～800W，扫描速度V为20～500mm/min，搭接率M为30～60％，保护气体气流L为2～20L/min；

(4)对激光熔覆处理后的试样进行机加工、打磨及清洗后续处理，，使试样表面光洁，以使修复后的电触头表面性能达到行业标准，投入使用后能达到使用标准。

进一步地，所述高压开关触头为铜基合金触头。

进一步地，所述步骤(2)中激光重熔可进行二次或多次重熔，进一步提高步骤(3)激光修复处理中修复层与试样的结合力。

进一步地，所述步骤(2)和步骤(3)中的保护气体为惰性气体，包括氮气、氦气和氩气的任意一种或混合物。

进一步地，所述步骤(3)中的熔覆材料包括铜基自熔合金、镍基自熔合金、锡基自熔合金、钨基自熔合金、钛基自熔合金、铝基自熔合金、银基自熔合金、石墨烯、氧化石墨烯以及纳米陶瓷/金属基复合材料中的任意一种或混合物。

进一步地，所述步骤(3)中的粘接剂为PVA。

本发明的有益效果是：