[发明专利]一种弥散铜复合电触头的粉末冶金近净成形制备方法

说明书

本发明公开了本发明公开一种弥散铜复合电触头的粉末冶金近净成形制备方法，技术方案为采用雾化法制备的Cu‑Al合金粉末，将一部分Cu‑Al粉氧化成Cu₂O‑Al₂O₃粉，然后将Cu‑Al粉和Cu₂O‑Al₂O₃粉按比例混合后冷压成形，随后进行内氧化和烧结，最后进行模锻成型。本发明能够通过粉末冶金直接近净成形加模锻成形的方式，避免了电触头制备过程中挤压、轧制、冲压等成形过程，解决氧化铝弥散铜材料塑性成形能力较差的问题，同时相比切削加工成形，提高材料利用率。总体来说该方法减少了工艺环节、降低了生产成本。

技术领域

本发明涉及金属基复合材料技术领域，尤其涉及一种弥散铜复合电触头的粉末冶金近净成形制备方法。

背景技术

氧化铝颗粒强化铜材料具有良好的强度、导电性、导热性等特性。因Al₂O₃颗粒与铜基体的润湿性较差，采用Al₂O₃颗粒与铜粉混合进行粉末冶金制备的方法所得到的复合材料性能较差。因此目前一般采用成本更高、工艺更复杂的内氧化法制备氧化铝颗粒强化铜材料。内氧化法所得的材料Al₂O₃颗粒细小弥散、分布均匀，称为弥散铜材料。Al₂O₃弥散铜材料性能良好，可用于电极材料、电触头材料、引线框架等各类电气工程领域。

继电器是电气电路中的重要控制元件，其主要作用是控制电路的通断。电触头是继电器中的核心组件，其材料性能直接决定继电器的使用性能。一般要求继电器中的电触头材料有良好的导电能力、分断能力、抗电蚀能力、抗熔焊能力等，常用的材料有Cu-Cr、Cu-Bi、Cu-W等铜基合金材料，Ag、AgNi、AgSnO₂、AgCdO等银基合金材料等。Al₂O₃弥散铜材料也是一种有潜力的电触头材料，配合真空灭弧室，在高压直流继电器中具有良好的表现。但该材料在Al₂O₃含量较高时，塑性成形能力较差，在挤压、轧制等变形过程中容易产生裂纹，因而难以采用轧制成板材再进行冲压的方式制备电触头。而若直接采用切削加工进行制备，则材料的利用率很低，造成原材料浪费和成本升高。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中解决氧化铝弥散铜材料塑性成形能力较差，加工成电触头时采用切削加工材料利用率低的缺陷，从而提出一种弥散铜复合电触头的粉末冶金近净成形制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种弥散铜复合电触头的粉末冶金近净成形制备方法，包含以下步骤：

S1制粉：采用雾化法制备的Cu-Al合金粉末，其中Al的质量分数为0.1-2.5％。选取一定的Cu-Al合金粉末，在空气炉中氧化，温度为250-450℃，时间为20-60h，得到CuO-Al₂O₃粉末。然后将合金粉末在650-900℃的氮气气氛炉中保温3-5h，制得Cu₂O-Al₂O₃粉末。

S2冷压成形：将Cu₂O-Al₂O₃粉末与未氧化的Cu-Al粉末按一定比例混合均匀，在电触头形状的模具中冷压成形。

S3内氧化：将冷压件在700-900℃的氮气气氛炉中保温2-5h，进行内氧化；然后在700-900℃的氢气气氛炉中保温1-4h，还原过量氧源。

S4烧结：在900-1000℃的还原性气氛中保温0.5-2h，进行烧结。

S5模锻成形：将烧结完成的电触头毛坯在相应模具中进行模锻成形，进一步提高粉末烧结件的致密度和尺寸精度。