[发明专利]铜基无银电触头复合材料

说明书

本发明属于中低负载的电源开关，继电器，接触器，起动器等电气装置中的电触头用复合材料。

目前应用于中低负载领域的电触头材料，基本上仍然是银及银基合金，有银-氧化物，银-镍，银-铜，银-镉，银-碳等。这主要是由于银本身导电率高，热导电率高，且耐氧化性好，易加工，作为电触头材料，接触电阻低，接触特性稳定，为此，一直占有主导地位，但是银属贵重金属，资源短缺，价格昂贵，而且易硫化，易磨损，作为电触头材料，其寿命波动较大，在中低负载中，由于量大面广，是银的用量一直很大。为此，近年来许多发明人都在探索一条中低负载领域的无银电触头复合材料的路。如：Cu-C作电瓶车滑动型触头，Cu-稀土，对偶中一个是银基，另一个是Cu-Ni合金等;这些方案均因存在着某些不足，不是不能用于对接式触头，就是不可靠，因此未能推广于生产实践。

本发明的目的在于提供一种价格低廉，资源丰富，导电率，导热率高，接触电阻低而稳定，且加工容易，作为电触头材料，有接触特性稳定，寿命高的无银电触头复合材料。

本发明的目的是这样实现的：首先采用了售价仅为银的百分之一的铜作为基体。铜在我国资源丰富且导电导热率，抗熔焊，电流蚀及摩擦特性均可与银比美。第二：添加了石墨，以提高材料的保护铜的氧化，抗熔焊性，灭弧，自润滑性，耐磨性。第三：添加了高纯度的钨，提高材料硬度及耐摩擦及电损耗性。第四：添加了氧化物或卤化银，提高材料的灭弧性能，抗氧化性能和耐磨性。

本发明的各组成配比的实施例为：（各成份所占比例为体积百分比）

实施例一：

铜的含量为50-80%，石墨含量为1-20%，钨含量为1-30%，氧化锌含量为1-15%。

实施例二：

铜，石墨，钨含量与实施例一同，三氧化二锑1-15%。

实施例三：

铜，石墨，钨含量与实施例一同，二氧化锡含量1-15%。

实施例四：

铜，石墨，钨含量与实施例一同，氧化镁含量1-15%。

实施例五：

铜，石墨，钨含量与实施例一同，氧化铋含量1-15%。

实施例六：

铜，石墨，钨含量与实施例一同，氧化亚铜含量1-15%。

实施例七：

铜，石墨，钨含量与实施例一同，氯化银含量1-15%。

实施例八：

铜，石墨，钨含量与实施例一同，溴化银含量1-15%。

实施例九：

铜，石墨，钨含量与实施例一同，碘化银含量1-15%。

以上各组成的最佳配比为：石墨含量为25%，钨含量为5%，氧化物或卤化银的含量为5%，其余为铜。

本发明采用粉末冶金方法制造，其工艺流程为：

1.铜，石墨，氧化物或卤化银的粒度为200-400目，钨粉粒度为600-800目，最佳粒度为800目。

2.将铜，石墨，氧化物或卤化银按上述配比进行均匀混合。

3.混合均匀的粉末冷压成形，成形压力为5-10N/m²，保压1-10分钟，最佳成形压力为7N/m²。

4.冷压成形件在0.1-2N/m²的氢气保护下烧结，烧结温度为800-1000度，保温1-3小时，最佳烧结工艺为850度/2小时。

经以上工艺过程，制成无银电触头材料。

本发明作为电触头，与铜骨架的焊接工艺为银触头焊接工艺相同。

本发明进行了10⁵次的模拟工况开断试验，运行状况良好，无熔焊，无粘着，在相同的实验条件下，与银触头材料进行对比，每万次相对失重量低于银触头。按其稳定的失重趋势推算，本发明的机械寿命在10⁶-10⁷次之间，实验结果表明，本发明确具有材料来源广泛，制造方法简便，价格低廉，抗熔焊能力强，耐氧性能，灭弧性能好，综合性能优良，运行寿命长等优点。可用于多种继电器，接触器，起动器，开关等装置，在电力系统，自动控制，信息传递，家用电器等领域具有广泛的推广应用前景。