[发明专利]铜基粉末合金电工触头材料

说明书

本发明公开了一种多组分铜基粉沫合金电工触头材料。

目前，低压电器行业中大多使用银及银基合金作为电工触头材料，这些材料虽然能保证其产品的使用性能，但消耗了大量的贵重金属银，成本高，近几年来，为了减少金属银的消耗，人们进行了大量的研究，研制了很多以其它材料替代银及银合金的电工触头材料，主要以铜基合金为主，金属铜作为电工触头的基体材料是因为铜的导电性能仅次于银，但它在空气中、水蒸气及其它腐蚀性气体的作用下或者在电器通、断电流的拉弧过程中，产生的氧化层制约了它的导电性能，使之电阻增大、温升高，且由于金属铜强度较低，抗电腐蚀和抗熔焊性能也较差，例如：铜-镉-石墨，铜-金刚石-镉，铜-铌等合金材料这些材料的使用大大改善了铜基触头材料的工作可靠性，但在抗熔焊性、抗电腐蚀性等方面还不理想，需进一步改进，成本也需进一步降低。

本发明的目的旨在克服上述已有技术的不足，提出一种由多种组分合金组成，并加入改性媒质，使材料性能互补的高性能低成本的铜基合金电工触头材料。

为达到上述目的，本发明采用的技术措施是：一种铜基粉沫合金电工触头材料，其技术特征是：主要组分及含量为(重量百分比)：金钢石粉：0．6-2．0％、镉：1．7-2．2％、镧铈合金粉：0．002-0．1％、三氧化二铝：0．06-2．0％，余量为铜粉。

上述的铜基粉沫合金电工触头材料，镧铈合金的最佳含量为0．002-0．1％，三氧化二铝的最佳含量为0．06-0．5％。

在铜合金材料中加入金刚石粉，能使其具有弥散强化的特点，利于提高触头的强度、耐磨性并保证触头表面均匀磨损；加入镧铈合金，能明显改善触头表面的氧化现象，镧铈属稀土金属，外层电子活跃，电器材料局部燃弧时，触头表面产生瞬间喷溅，在乏氧的状态下，将微量金刚石粉转化为一氧化碳，产生还原性气氛，减少了触头材料表面氧化的可能性，加入镧铈合金是因为它较镧及铈粉价格要低的多，有利于降低成本，触头材料的性能同样得到改善；加入三氧化二铝粉，不但能增加铜基材料的强度，改善其抗熔焊性和抗点腐蚀性能，而且使其合金的物理性能和电性能均发生了质的变化，强化了铜基合金的强度、硬度和导电性能，三氧化二铝合金粉弥散度好，在基体中有框架作用，在适当的热处理后其硬度增加迅速，比单加金刚石粉的强度高得多，同时可减少金刚石粉沫的用量，另外，高硬度、高熔点的三氧化二铝在铜合金中还有改性媒质的作用，能改善材料的导电性能，也降低了材料制作成本；加入适量的镉合金，能降低触头的燃弧温度，从而达到抗熔焊、抑制氧化的性能。

基于上述多种组分合金的组合，使本发明的电工触头材料的性能形成互补，是一种高性能、低成本的电工触头材料。

本发明铜基粉沫合金电工触头材料的生产工艺主要是：组分称量→混合搅拌→压制成型→烧结→整形→热处理等工艺过程。

本发明与其它铜基合金电工触头材料相比，具有抗氧化、强度高、硬度大、成本低、抗熔焊性及抗电腐蚀性好等特点，可广泛用于各类交直流接触器、继电器和空气开关等低压电器中，是银合金电触头的廉价替代品，具有较高的使用价值和较好的经济效益。

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1：称量0．6克金刚石粉、1．7克铜镉合金粉(含镉量为1．7，下同)、0．002克镧铈合金粉、0．06克三氧化二铝、97．6克铜粉，在密封容器内搅拌混合均匀，再压制成型，在无氧的条件下烧结，然后整形，最后进行热处理，即可得到本发明所述的电工触头材料。

实施例2：称量1．0克金刚石粉、2．0克铜隔合金粉、0．005克镧铈合金粉、0．25克三氧化二铝、96．7克铜粉，其它同实施例1。

实施例3：称量1．8克金刚石粉、2．0克铜镉合金粉、0．01克镧铈合金粉、0．5克三氧化二铝、95．7克铜粉，其它同实施例1。

实施例4：称量2．0克金刚石粉、2．2克铜镉合金粉、0．1克镧铈合金粉、2．0克三氧化二铝、93．7克铜粉，其它同实施例1。

通过以上四个实施例制得的铜基粉沫电工触头材料，其性能均达到了相应的国家标准和行业标准，能够满足电工触头的使用要求，用来生产电工触头是完全切实可行的，具有很高的使用价值，同时也能创造出可观的经济效益。