[发明专利]一种电触头用疏水型稀土掺杂铜银合金-碳纳米复合涂层材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种电触头用疏水型稀土掺杂铜银合金‑碳纳米复合涂层材料及其制备方法。将所需的铜银合金粉末、碳粉末(石墨+石墨烯)以及稀土粉末原料混合均匀，之后采用一定粗糙度的铜为基体，利用冷喷涂技术产生的高速混合粉体撞击基体来沉积稀土掺杂铜银合金‑碳纳米复合涂层材料；在初始冷喷涂涂层制备结束后，再利用激光器以不同参数在涂层表面进行快速扫描，得到电触头用稀土掺杂铜‑银‑碳纳米复合涂层材料。本发明所制备的电触头用稀土掺杂铜银合金‑碳纳米复合涂层材料具有优良的疏水性能、耐磨性能、抗电化学腐蚀与抗电弧侵蚀能力，可有效提升银基电触头材料在户外潮湿环境中的适应性和使用性能。

技术领域

本发明涉及一种电触头用疏水型稀土掺杂铜银合金-碳纳米复合涂层材料及其制备方法，属于涂层材料领域。

背景技术

电触头材料是承载电流转换装置中必不可少触头元件组成，其发展至今已有一百多年历史，主要经历了电触头金属材料、电触头合金材料和电触头复合材料三个阶段，应用于各种轻重负荷的高低压电器、家用电器、汽车电器和航空航天电器。其中电触头复合材料因为其良好的性能融合性而备受关注，银基电触头材料作为研究与应用最广泛的电触头材料，具有良好的耐磨损、抗熔焊性、导电性以及接触电阻小的特点，尤其是断路器和接触器这些量大面广的电器几乎全部采用银基电触头材料。目前研究较为成熟的银基电触头材料主要可归纳为4个系列，Ag/C系列、Ag/WC系列、Ag/Ni系列和Ag/MeO系列。

Ag/C系列触头材料的产生主要是基于金属Ag与石墨材料在性能上的良好互补，一般电触头要求具有优异的电物理性能、热力学性能、机械性能和化学性能，Ag金属具有良好的导电导热性能、良好的塑性和高抗腐蚀性，但热物理性能不高，而石墨具有高的热物理性能且氧化物具有挥发性或导电性。碳在电弧作用下生成还原性气氛，防止碳化物及金属氧化生成，降低接触电阻，增强抗损耗性，减少飞溅，提升抗损耗性和温升低等性能，Ag自身与氧的亲和力比较小，并且氧化产物电阻率较小在200℃即可分解，能够为电触头材料提供较低的接触电阻，实现良好的金属件接触。所以在Ag基体中加入一定量的石墨粉末添加相所得到的Ag/C复合电触头材料的特点是导电性能好，接触电阻低、抗熔焊性好，特别是具有很好的润滑性能，在需要滑动接触的部件上具有特别的应用优势。研究表明，Ag/C类材料的接触特性与生产过程中碳添加相在银基体中的分布形态以及电触头材料的表面成分和形貌有很大关系。由于碳粉末比重小，用粉末冶金法制造不易均匀；采用烧结挤压法生产银—碳复合材料，可达理论密度的99.9％以上，多种性能均显著提高；也有采用压型、烧结方法制备镍添加Ag/C触头，然而这些工艺都需要大量的金属银，成本消耗大。

电触头材料的综合使用性能(如抗熔焊、耐电弧烧损、温升、腐蚀速率)受到材料的成分、组织、微观结构及制备工艺的影响，但目前制备银基石墨电触头材料的方法仍存在步骤复杂、耗时长、分散性差、污染严重，消耗高且材料的抗腐蚀以及抗电弧侵蚀能力差的问题。

发明内容

本发明的目的补偿现有技术存在的缺点与不足，提供一种电触头用疏水型稀土掺杂铜银合金-碳纳米复合涂层材料及其制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的方案是：

一种电触头用稀土掺杂铜银合金-碳纳米复合涂层的制备方法，包括如下步骤：

(1)将铜银合金粉末、稀土粉末、碳粉末均匀混合搅拌得到混合粉体；

(2)采用冷喷涂工艺，将步骤(1)所得混合粉体沉积于基体板上，得到初始涂层；

(3)对步骤(2)所得初始涂层表面进行激光扫描后处理，得到稀土掺杂铜银合金-碳纳米复合涂层。

优选地，步骤(1)所述混合粉体中铜银合金粉末、碳粉末、稀土粉末的比例依次为75％～100％、0～20％、0～5％。

优选地，步骤(1)所述铜银合金粉末尺寸为10-70微米，所述铜银合金中银的重量比例范围为10％-100％。