一种钨铜电接触材料及其制备方法技术

技术编号:12568422 阅读:75 留言:0更新日期:2015-12-23 11:23
本发明专利技术公开了一种钨铜电接触材料及其制备方法。本发明专利技术提供的钨铜电接触材料,由以下质量百分比的组分组成,钨35.0~90.0%,碳化钛1.0~5.0%,镍0.05~1.0%,氯化铈或氯化镧0.05~1.0%,余量为铜。所述钨铜电接触材料中,TiC可以对W-Cu基体起到弥散增强的作用,Ni作为润湿活化剂,可以提高Cu-W的润湿能力,CeCl3或LaCl3则在Ni的作用下,起到连接Cu-W两相的作用,从而增强Cu-W两相界面,提高Cu-W的粘附强度;各组分协同作用,使材料具有高强度、高导电性的特点。本发明专利技术同时提供一种上述钨铜电接触材料的液相烧结方法,从而可以降低材料的气孔率,提高致密性。

【技术实现步骤摘要】
一种钨铜电接触材料及其制备方法
本专利技术属于电子材料
,具体涉及一种钨铜电接触材料及其制备方法。
技术介绍
电接触材料在仪器仪表、电器开关中具有重要的作用。高压输变电向大容量超高压发展,低压配电系统与控制系统对自动化水平、灵敏程度要求的提高以及电子工业产品的更新换代,都对电接触材料提出了新的要求。理想的电接触材料必须具备良好的物理性能、力学性能、电接触性能、化学性能和加工性能。早期的电接触材料多采用纯钨、纯钼、纯铜及贵金属银,这些材料的导电性、强度及高温性能往往难以兼顾,不能全面满足航空、航天、微电子、电力、交通运输等领域的高速发展对电接触材料的要求。钨铜电接触材料是由高熔点、高硬度的金属钨和高塑性、高导性的金属铜所组成的两相复合材料,其综合了钨和铜各自的特性,具有高的高温强度、高的导电导热性、好的抗电蚀性、较高的硬度、低的热膨胀系数等优点。专利CN103943383A公开了耐烧蚀的电磁继电器触点及制造方法,其由80~95%的铜和余量的钨组成,将钨粉和铜粉混合熔炼而成。但已有研究表明,CuW合金组织中W颗粒在烧结过程中会发生聚集长大现象,形成孤立孔隙,且出现较大的富铜区;在开断电流时,电击穿主要发生在富铜区域和Cu/W相界面上,电弧的能量得不到有效的分散,造成触头的表面产生软化、喷溅、流动、裂纹等现象。专利CN101515513B公开了一种制备TiC/CuW合金触头材料的制备方法,其按照质量比1:0.5%~1.5%的比例分别称取钨粉和TiC粉末,另按钨粉、TiC粉总质量的5%~8%称取诱导铜粉,钨粉、TiC粉、诱导铜粉经混料、模压制成钨压坯;将熔渗金属铜块与钨压坯叠置,依次通过对钨压坯骨架的烧结、对钨压坯骨架的熔渗,制备了添加TiC相的CuW材料,该材料对电弧具有一定的分散作用,有助于提高CuW触头材料的耐电弧烧蚀性。但该材料由于Cu、W两相界面薄弱,粘附强度不高,且存在局部气孔,导致材料的导电率和硬度难以得到进一步的提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种钨铜电接触材料,从而解决现有钨铜电接触材料中Cu、W两相界面薄弱,粘附强度不高的技术问题,赋予材料更高的导电率和硬度。本专利技术的第二个目的是提供上述钨铜电接触材料的制备方法,解决现有钨铜电接触材料制备过程中气孔较多,致密度较低的技术问题。为了实现以上目的,本专利技术所采用的技术方案是:一种钨铜电接触材料,由以下重量百分比的组分组成:钨(W)35.0~90.0%,碳化钛(TiC)1.0~5.0%,镍(Ni)0.05~1.0%,氯化铈(CeCl3)或氯化镧(LaCl3)0.05~1.0%,余量为铜。本专利技术提供的钨铜电接触材料中,TiC可以对W-Cu基体起到弥散增强的作用,Ni作为润湿活化剂,可以提高Cu-W的润湿能力,CeCl3或LaCl3则在Ni的作用下,起到连接Cu-W两相的作用,从而增强Cu-W两相界面,提高Cu-W的粘附强度;通过Cu-W组成比例的改变,以及TiC、Ni、CeCl3或LaCl3,三种组分的协同作用,可以依据不用的应用环境调整钨铜电接触材料的导电率和硬度,扩大材料的应用范围。在要求较高硬度或较高导电率的场合,上述的钨铜电接触材料,作为优选方案,由以下重量百分比的组分组成:钨35.0~55.0%,碳化钛1.0~5.0%,镍0.75~1.0%,氯化铈或氯化镧0.75~1.0%,余量为铜。上述的钨铜电接触材料的制备方法,包括以下步骤:1)取配方量的钨粉,碳化钛粉,镍粉,氯化铈粉或氯化镧粉,铜粉,混合均匀,得到混合料;2)将步骤1)所得混合料压制成型,得到毛坯;3)将步骤2)所得毛坯在保护气氛下进行烧结,即得。本专利技术提供的钨铜电接触材料的制备方法采用粉末冶金液相烧结法,W粉末在液相烧结中形成W骨架;TiC粉末弥散到W-Cu基体中提高材料的抗熔焊性;Ni粉起到提高润湿性和流体流动性的作用,CeCl3或LaCl3可起到烧结熔剂的作用,在提高两相粘附强度的同时,可降低Cu-Ni合金熔体的粘度,从而起到降低烧结温度的作用。本专利技术提供的钨铜电接触材料的制备方法可避免传统固相烧结带来的致密度偏低的问题;避免采用熔渗法容易出现的W聚集或Cu聚集而造成金相组织不合格的问题;采用该制备方法得到的钨铜电接触材料致密度≥98.0%,导电率为26~65%IACS,硬度为102~265HBS。步骤1)的原料粉末满足粉末冶金的需要即可,为提高液相烧结的效率和获得更高致密度的钨铜电接触材料,作为优选方案,钨粉的粒径为2.0~38.0μm,纯度≥99.9wt%。碳化钛粉的粒径为2.0~38.0μm,纯度≥99.9wt%。镍粉的粒径为2.0~15.0μm,纯度≥99.9wt%。氯化铈粉或氯化镧粉的粒径为2.0~5.0μm,纯度≥99.9wt%。铜粉的粒径为0.5~25.0μm,纯度≥99.5wt%。步骤2)压制成型的压力为200~350MPa。步骤3)所述保护气氛为Ar气。步骤3)所述烧结的温度为1200~1450℃,保温时间为2~6h。在此温度范围下,Cu粉为液相,可以促进烧结的致密化,得到高密度的材料。步骤3)所得电接触材料可根据需要后处理,可以是按照要求进行机械加工,并经检验合格,得到电接触材料成品。本专利技术提供的电接触材料的制备方法具有烧结温度低、成本低、效率高的优点,制得的电接触材料具有高强度、高导电性和高抗熔焊性,可满足微电子行业和电子信息行业对高性能电接触铜合金的要求,可用于电阻焊电极、替代银基触头材料、电气开关触桥、焊炬喷嘴、高压开关电器触头等领域,在机械工业、电力、国防工业和电子信息产业具有广泛的应用前景。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明。实施例1本实施例提供的钨铜电接触材料,由以下重量百分比的组分组成:钨35.0%,碳化钛5.0%,镍0.75%,氯化镧1.0%,余量为铜。本实施例提供的上述钨铜电接触材料的制备方法,包括以下步骤:1)取配方量的钨粉,碳化钛粉,镍粉,氯化镧粉,铜粉,采用SZ-100型Y型混粉机将原料充分混合3小时,得到混合料;2)将步骤1)所得混合料置于GCr15钢制模具内,在Y-630T液压机上压制成型,压制压力控制在200MPa,得到直径20mm的毛坯;3)将步骤2)所得毛坯放入石墨模具中,通入Ar气作保护气,在JR-50-160型高温烧结炉中,以1200℃的烧结温度进行烧结,保温6h,得到粗品;按要求进行机械加工,经检验合格,即得。所述W粉,粒径为2.0~15.0μm,纯度≥99.9wt%;所述TiC粉,粒径为2.0~15.0μm,纯度≥99.9wt%;所述Ni粉,粒径为2.0~15.0μm,纯度≥99.9wt%;所述LaCl3粉,粒径为2.0~5.0μm,纯度≥99.9wt%;所述Cu粉,粒径为0.5~10.0μm,纯度≥99.5wt%。实施例2本实施例提供的钨铜电接触材料,由以下重量百分比的组分组成:钨55.0%,碳化钛2.5%,镍1.0%,氯化镧0.75%,余量为铜。本实施例提供的上述钨铜电接触材料的制备方法,包括以下步骤:1)取配方量的钨粉,碳化钛粉,镍粉,氯化镧粉,铜粉,采用SZ-100型Y型混粉机将原料充分混合3小时,得到混合料;2)将步骤1)所得混合料置于GCr15钢制模具内,在Y-630本文档来自技高网
...

【技术保护点】
一种钨铜电接触材料,其特征在于,由以下重量百分比的组分组成:钨35.0~90.0%,碳化钛1.0~5.0%,镍0.05~1.0%,氯化铈或氯化镧0.05~1.0%,余量为铜。

【技术特征摘要】
1.一种钨铜电接触材料,其特征在于:由以下重量百分比的组分制成:钨35.0~90.0%,碳化钛1.0~5.0%,镍0.05~1.0%,氯化铈或氯化镧0.05~1.0%,余量为铜;制备方法包括以下步骤:1)取配方量的钨粉,碳化钛粉,镍粉,氯化铈粉或氯化镧粉,铜粉,混合均匀,得到混合料;2)将步骤1)所得混合料压制成型,得到毛坯;3)将步骤2)所得毛坯在保护气氛下进行烧结,即得;步骤1)钨粉的粒径为2.0~38.0μm,碳化钛粉的粒径为2.0~38.0μm,镍粉的粒径为2.0~15.0μm,氯化铈粉或氯化镧粉的粒径为2.0~5.0μm,铜粉的粒径为0.5~25.0μm;步骤2)压制成型的压力为200~350MPa;步骤3)烧结的温度为1200~1450℃,保温时间为2~6h。2.根据权利要求1所述的钨铜电接触材...

【专利技术属性】
技术研发人员:田保红张毅殷婷刘勇宋克兴李红霞贾淑果任凤章李全安
申请(专利权)人:河南科技大学
类型:发明
国别省市:河南;41

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1