[发明专利]一种超低铬含量CuW-CuCr整体电触头及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超低铬含量CuW‑CuCr整体电触头及其制备方法，电触头包括CuW耐弧端与CuCr导电端，CuW耐弧端中W的质量含量为50‑85％，CuCr导电端由纯铜和CuCr中间合金熔融而成，其中，Cr的质量含量为CuCr导电端的0.05‑0.2％。制备方法包括以下步骤：S1预制钨坯块；S2预制CuCr中间合金；S3整体烧结熔渗：将预制的钨坯块放入真空烧结炉中，再放入纯铜块和预制的CuCr中间合金，在真空或气氛保护条件下加温熔渗1‑6h，加热温度为1250‑1400℃，得到CuW‑CuCr合金；S4固溶、时效处理。本发明的超低铬含量CuW‑CuCr整体电触头具有较高的电导率和硬度，CuW耐弧端与CuCr导电端具有较高的抗拉强度。

技术领域

本发明涉及铜合金电触头技术领域，具体是涉及一种超低铬含量CuW-CuCr整体电触头及其制备方法。

背景技术

铜钨合金是铜和钨组成的合金，铜钨电触头由于综合了钨的高熔点、高硬度、良好的抗电弧烧蚀能力和铜良好的导电性，可承受高温和高应力，因此作为高压断路器触头材料，在大容量油及空气断路器、SF6断路器上得到使用。高压电器开关体积小，易于维护，使用范围广，能在潮湿，易燃易爆及腐蚀的环境中使用，因此要求电触头需要耐电弧烧蚀，抗熔焊，截止电流小，含气量少，热电子发射量低等。

整体电触头是由耐弧端(CuW端)与导电端(Al、Cu、CuCr、CuCrZr等)通过烧结、焊接等方法连接成一体的高压电器用电触头元件。目前，制备整体电触头的方法有：钎焊、整体烧结熔渗法、真空电子束焊接工艺、摩擦焊接工艺等。根据材质不同、形状设计不同采用合适的制备工艺。

针对异性零件的CuW/纯铜材质，如触指、触片等，一般采用整体烧结熔渗法。整体烧结熔渗法在铜熔点之上进行，硬态纯铜在整体烧结熔渗过程中铜重熔，硬态铜变为软态铜，硬度、强度降低。CuW/纯铜整体烧结熔渗后硬度、强度降低，硬度40-50HB，CuW/纯铜抗拉强度＜160MPa。

一般提升纯铜硬度的方式为冷挤压，但是冷挤压需要专用模具、挤压机、且需要对CuW与Cu的结合位置进行保护、防止大尺寸变形造成结合面撕裂，冷挤压工艺相对复杂、成本高且结合面位置硬度提升有限。

专利CN101699591B公开了一种铜钨/铜合金整体触头及其制备方法，该铜钨/铜合金整体触头，包括触头部分和导电杆部分，所述触头部分沿头部到尾部的钨含量依次降低；其制备方法中，首先采用湿法机械混粉，制备不同钨含量的铜钨颗粒，然后按钨的重量含量从高到底的顺序依次放入压制模具型腔内进行压制成型，再将压制好的生坯放入石墨舟中在氢气气氛烧结炉中进行烧结熔渗，制得触头部分的铜钨合金；最后，铜钨合金的低钨含量端与铜导电杆部分或铜合金导电杆部分，采用烧结法、电子束焊接法或者扩散焊接法连接为一体烧结连接，制得铜钨/铜合金整体触头，采用烧结法连接铜钨合金与导电杆部分时，可与制造铜钨合金的烧结熔渗过程并为一起完成，减少生产步骤，节约成本。但是，对于导电杆部分的铜合金成分含量没有进行限定，使得导电杆部分的电导率、硬度以及与触头端的结合程度无法进行合理预测，因此可能造成电触头性能受到影响。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供了一种超低铬含量CuW-CuCr整体电触头及其制备方法。

本发明的技术方案是：

一种超低铬含量CuW-CuCr整体电触头，所述电触头包括CuW耐弧端与CuCr导电端，所述CuW耐弧端中W的质量含量为50-85％，余量为铜及不可避免的杂质，Cr的质量含量为CuCr导电端的0.05-0.2％。

进一步地，所述CuCr导电端由纯铜和CuCr中间合金熔融而成，所述CuCr中间合金中Cr的质量含量为0.5-50％，通过调节CuCr中间合金的质量以及Cr的质量从而调节CuW-CuCr整体电触头中的铬含量。

如上述一种超低铬含量CuW-CuCr整体电触头的制备方法，包括以下步骤：