[发明专利]基于多材料金属同步3D打印技术的电触头制备方法

说明书

本发明公开了一种基于多材料金属同步3D打印技术的电触头制备方法，方法中，将制备电触头的铁粉、铜粉和铬粉放入3D打印机粉末罐中，铁粉、铜粉以及铬粉质量比为5‑20∶40‑70∶50‑65，建立待制备的电触头的3D打印的三维模型，所述三维模型包括多个微结构单元，所述微结构单元模型以铁芯作为软磁相，铜作为高导电相以线状缠绕铁芯，微结构单元之间的间隙填充金属铬作为耐电弧烧蚀相，在氩气或者氦气气氛下利用选择性激光熔化进行3D打印成型电触头，热处理所述3D打印成型的电触头，热处理温度为900‑980℃。

技术领域

本发明属于电触头制备领域，特别是一种基于多材料金属同步3D打印技术的电触头制备方法。

背景技术

目前，国内外中高压领域真空断路器的应用越来越广泛，真空断路器只要采用铜铬合金系列真空触头材料，其中，铜由于其良好的导电性主要起导电作用，铬由于其优异的力学性质主要作为骨架支撑材料。目前，对铜铬合金制备方法的研究已达到一定的水平，提高了真空开关行业的设计与制造技术，促进了真空开关行业的发展。

真空断路器在工业领域得到了广泛的应用，随着电力系统升级和工业领域的需求不断增大，需要在大电压大电流下实现开断从而保护电路。磁场线圈为获得较好磁场，回路较为复杂，回路电阻大，工作电流温升大，无法实现大电流等级提升；触头外边缘磁场强度低，导致电弧在边缘移动慢，边缘严重烧蚀，造成分段失败。磁场分布不合理，不能使磁场集中作用于电弧。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提出一种基于多材料金属同步3D打印技术的电触头制备方法。通过3D打印技术制备的具有软磁相Fe、高导电相Cu和耐电弧烧蚀相Cr组成的具有微结构的复合触头材料，电流集中于各微结构单元，产生局域增强的磁场，并且磁场与电弧跟随，有效提高触头的分断电流能力。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现，一种基于多材料金属同步3D打印技术的电触头制备方法包括以下步骤：

将制备电触头的铁粉、铜粉和铬粉放入3D打印机粉末罐中，铁粉、铜粉以及铬粉质量比为5-20：40-70：50-65，

建立待制备的电触头的3D打印的三维模型，所述三维模型包括多个微结构单元，所述微结构单元模型以铁芯作为软磁相，铜作为高导电相以线状缠绕铁芯，微结构单元之间的间隙填充金属铬作为耐电弧烧蚀相，

在氩气或者氦气气氛下利用选择性激光熔化进行3D打印成型电触头，

热处理所述3D打印成型的电触头，热处理温度为900-980 ℃。

所述的方法中，铁粉、铜粉以及铬粉质量比为5-20：40-70：50-65，铁粉、铜粉以及铬粉的平均粒径5-50μm。

所述的方法中，所述电触头三维模型包括1-100个微结构单元，所述微结构单元中，所述铁芯的直径为1-8 mm；所述铜线直径为1-4 mm。

所述的方法中，触头顶部设有等直径的铜铬触头片，底部设有纯铜导电衬底。

所述的方法中，铜铬触头片厚度1-4mm，纯铜导电衬底厚度1-5mm。

所述的方法中，微结构模型中作为高导电相的铜线双匝缠绕铁芯。

所述的方法中，热处理温度为900-980℃，烧结时间4-5h，热处理采用99.99%氩气或者氦气气氛保护。

根据本发明另一方面，一种电触头根据所述的制备方法形成。

所述的电触头中，所述电触头为真空断路器电触头。

有益效果