本发明专利技术涉及一种氮化物增强铜基电接触复合材料,其组成配方用重量百分数表示为:0.5-4%氮化物，0.5-4%铋，0.1-0.6%稀土钇，0.5-2.5%氧化钇，其余为铜及其他不可避免的杂质；其中氮化物为氮化钛或氮化铝。本发明专利技术材料通过雾化制粉、配料、混合、真空热压烧结的制备方法制成。本发明专利技术的材料以铜为基体，主要原材料资源丰富，氮化物以增强相的形式均匀弥散分布于铜基材，提高了材料内部组织结构的细微化程度，材料不但具备良好的导电性导热性、抗熔焊性、抗电弧烧蚀性能，而且力学性能和耐磨性优良，能满足电触头等制件对材料的基本要求，可以应用于中低电负载的电源开关、继电器、直流接触器、空气开关等低压电器中。相比于银基电接触材料，性价比更具优势。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及一种氮化物增强铜基电接触复合材料，特别设及一种添加适量氮化物 制备铜基电接触材料的方法，可W应用于中低电负载的电源开关、继电器、直流接触器、转 换器等中低压电器中。
技术介绍
弱电接触元件是仪器仪表的关键部件，对仪器仪表的寿命和工作可靠性起着重要 作用，为了保证弱电触头工作可靠性，国内外普遍采用贵金属银及其合金材料制作。近年 来，为了减少银金属的损耗，人们不断寻求新的节银、代银技术途径。铜的电和导热性质上 与银最相近，所W，铜是作为导电材料，代替银的最合适元素，但是铜作为电接触材料的主 要障碍在于铜基材料表面在大气环境条件下容易氧化，且其氧化物（化0和化2〇)具有很 低的电导率，急剧增大了元件的接触电阻，使材料在使用中容易发热，直接影响电开关的 工作可靠性和寿命，使铜及一般的铜合金难于作为接触材料应用。研究表明，电触头在开闭 过程中产生的电烙焊和电弧侵蚀现象极其复杂，在电弧能量、接触压力和环境因素的综合 作用下，触头表面发生加热、烙化、汽化、流动和凝固等物理冶金过程，导致触头表面产生烙 融、软化、喷瓣、流动和裂纹等现象。因此，要求触头材料除具有良好的物理性能外，还具有 优良的力学性能及化学稳定性。但是金属铜比较银而言易氧化，且氧化产物电阻很大，如果 纯铜用作电接触材料，会使接触电阻骤然上升，尤其在电接触器分断和闭合过程中，电烙焊 和电弧侵蚀现象严重，触头材料寿命大大缩短。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种价格低、导电率及导热率高、接触电阻低且稳定、抗烙 焊性能佳、抗氧化性能及力学性能良好、并易制备的铜基电接触复合材料，W替代原材料价 格高的银基电接触材料。本专利技术的另一目的在于提供上述材料的一种制备成型方法。 本专利技术是通过W下措施来实现的： 本专利技术的氮化物增强铜基电接触复合材料，其组成配方用重量百分数表示为： 0. 5-5%氮化物，0. 5-4%祕，0. 1-0. 6%稀±锭，0. 5-2. 5%氧化锭，其余为铜及其他不可避免的 杂质；其中氮化物为氮化铁或氮化侣。 本专利技术的氮化物增强铜基电接触复合材料，其优选组成为：1. 5%氮化铁、2%祕、 0. 2%锭、1%氧化锭，其余为铜及其他不可避免的杂质。 本专利技术的一种氮化物增强铜基电接触复合材料，其具体步骤为： (1)首先，采用雾化法将稀±锭和铜制成锭含量为0. 1-0. 6%的锭-铜合金粉，按照所述 成分配比，将粒度为100-300目的铜-锭合金粉、祕粉、氧化锭粉、氮化物粉末进行球磨混粉 1-3小时，球磨机转速为每分钟150-300转。 (2)将上述混合均匀的粉末进行真空热压烧结。压力为20-50MPa，烧结溫度为 750-950°C，在达到预定的溫度时施加压力，保溫时间为1-3小时，其中当采用的烧结溫度 较高时，保溫时间则可W适当的缩短。当降溫到300-500°C时卸压。升溫速率为5-15°C/min,冷却到200°C后取样。整个烧结过程保持炉内真空度低于1X10中日。 本专利技术的制备方法中，球磨所用料球为刚玉球，球料比为15:1。 本专利技术的铜基电接触复合材料主要应用于中低电负载的电源开关、继电器、直流 接触器、空气开关等低压电器中。选用铜作为基体，铜与银比较，价格低廉，且资源较丰富， 其导电导热性、抗烙焊性、电流蚀及摩擦特性均可与银媳美，能满足电接触材料基体的要 求。考虑到触头材料力学、电接触性能等要求，采用了低沸点金属祕作为息弧组元；加入稀 ±元素改善抗氧化性能和综合性能；加入氧化锭提高材料的抗电弧烧蚀性能；加入氮化物 (氮化铁或氮化侣）的主要目的在于：在烧结过程中氮化物能有效防止铜晶粒粗化，使基体 晶粒细小，提高了材料内部组织结构的细微化程度，使得电接触材料在使用过程中不易烙 焊，从而提高材料的抗烙焊性能和力学性能。 采用本专利技术的方法制备的上述复合材料，材料的致密度高，材料具有优良的电性 能和力学性能，材料抗烙焊性能和耐氧化性好，接触电阻稳定，导电性良好，抗电弧烧蚀性 能优良，且制备工艺简单，可W-次成型，是一种特别适用于频繁开闭的中低压电器用接触 材料。【具体实施方式】 实施例1 : 本实施例材料的组成重量配比为：2%祕、0. 5%氮化铁、0. 2%稀±锭、1%氧化锭、余量为 铜。 首先，按照组成配比，将稀±锭和铜制成锭含量为0.05%、粒度为100-300目的 铜-锭合金粉，再加入粒度为200目的祕粉进行球磨混合，球磨时间为2小时，球磨所用料 球为的刚玉球，球料比为15:1 ;然后加入0. 5%的氮化铁和1%的氧化锭进行机械混粉；混合 均匀后用真空热压炉烧结成型，压制压力为20MPa，烧结溫度为800°C，在达到预定溫度时 施加压力，保溫时间为2小时，然后降溫到400°C时卸压。升溫速率在400°C前为10°C/min， 400°C后为5°C/min,冷却到200°C后取样。整个烧结过程保持炉内真空度低于IX10 2pa。 经W上工艺过程，制成铜基电接触复合材料或者制件。[001引 本材料基本性能：致密度99. 36% ;电阻率3. 08yQ-cm;硬度48皿；400°C大气 环境条件下氧化20h的氧化增重1. 25mg/cm2 (纯铜的为5mg/cm2)。 实施例2 : 本实施例材料的组成重量配比为：2%祕、1. 5%氮化铁、0. 2%稀±锭、1%氧化锭、余量为 铜。 按照本组成配比和实施例1同样的制备工艺步骤和参数进行球磨、混粉、真空热 压烧结。经W上工艺过程，制成铜基电接触复合材料或者制件。 本材料基本性能：致密度99. 46%;电阻率2. 97yQ.cm;硬度57皿；400°C大气 环境条件下氧化20h的氧化增重1. 08mg/cm2。 实施例3: 本实施例材料的组成重量配比为：4%祕、1. 5%氮化铁、0. 2%稀±锭、1%氧化锭、余量为 铜。 按照本组成配比和实施例I同样的制备工艺步骤和参数进行球磨，混粉，真空热 压烧结。经W上工艺过程，制成铜基电接触复合材料或者制件。 本材料基本性能：致密度98. 76%;电阻率3. 75yQ.cm;硬度60皿；400°C大气 环境条件下氧化20h的氧化增重2. 25mg/cm2。 实施例4 : 本实施例材料的组成重量配比为：2%祕、5%氮化铁、0. 2%稀±锭、1%氧化锭、余量为铜。 按照本组成配比和实施例1同样的制备工艺步骤和参数进行球磨，混粉，真空热 压烧结。经W上工艺过程，制成铜基电接触复合材料或者制件。 本材料基本性能：致密度98. 86% ;电阻率3. 32yQ.cm;硬度61皿；400°C大气 环境条件下氧化20h的氧化增重1. 60mg/cm2。[002引实施例5 : 本实施例材料的组成重量配比为：2%祕、0. 5%氮化侣、0. 2%稀±锭、1%氧化锭、余量为 铜。 按照本组成配比和实施例1同样的制备工艺步骤和参数进行球磨，混粉，真空热 压烧结。经W上工艺过程，制成铜基电接触复合材料或者制件。 本材料基本性能：致密度98. 25%;电阻率3. 13yQ'em;硬度49皿；400°C大气 环境条件下氧化20h的氧化增重1. 30mg/cm2。[002引实施例6: 本实施例材料的组成重量配比为：2%祕、1. 5%氮化侣、0. 2%稀±锭、1%本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种氮化物增强铜基电接触复合材料。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：耿浩然，肖振，刘焕超，刘星佐，冷金凤，李捷，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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