一种铜铬触头材料的制备方法技术

本发明专利技术属于触头材料制造领域，具体涉及一种铜铬触头材料的制备方法。所述方法步骤如下：先将一部分铜粉作为诱导铜粉与铬粉混合，在真空条件下，球磨得到球磨粉，再加入剩余铜粉，混合均匀，得到混粉；然后将混粉压制成坯，将压坯放入坩埚中，上面放置紫铜片，然后将坩埚放入真空烧结炉中烧结、熔渗，退火后得到一种铜铬触头材料；所述材料中铬的含量为25～50wt％。通过固相烧结和液相渗铜制备出的铜铬触头材料金相组织均匀，Cr颗粒成近球形且尺寸较小，材料致密性好，气体含量低。

Preparation method of copper chromium contact material

The invention belongs to the field of contact material manufacture, and in particular relates to a preparation method of copper chromium contact material. The steps of the method are as follows: firstly, a part of copper powder is mixed with chromium powder as induction copper powder, then the ball milling powder is obtained under vacuum condition, and then the remaining copper powder is added to mix evenly to obtain the powder mixing; secondly, the powder mixing is pressed into a billet, the billet is put into a crucible, the copper sheet is placed on it, and then the crucible is sintered in vacuum. A copper-chromium contact material is obtained by sintering, infiltration and annealing in the furnace. The content of chromium in the material is 25-50 wt%. Copper-chromium contact materials prepared by solid phase sintering and liquid phase copper infiltration have uniform metallographic structure, near spherical Cr particles and smaller size, good compactness and low gas content.

【技术实现步骤摘要】
一种铜铬触头材料的制备方法
本专利技术属于触头材料制造领域，具体涉及一种铜铬触头材料的制备方法。
技术介绍
铜铬触头材料是目前最重要的中压大功率真空开关触头材料之一。目前铜铬触头材料的制备方法以粉末冶金法(包含粉末烧结法和熔渗法)、真空熔铸法为主。但是当前的粉末冶金法容易形成气孔，使触头材料密度低，该工艺制备的触头机械强度低，耐压强度差。真空熔铸法使材料易夹杂熔炼坩埚材质，且材料的抗拉强度高，使得触头抗熔焊性能变差。因此，如何制备得到组织均匀、耐压且抗熔焊的铜铬触头材料具有重要意义。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种铜铬触头的制备方法，所述方法制备得到的铜铬合金材料金相组织均匀，材料致密性好且气体含量低。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种铜铬触头材料的制备方法，所述方法步骤如下：步骤(1)铜粉和铬粉混合：先将一部分铜粉作为诱导铜粉与铬粉混合，在真空度≤0.06MPa的条件下，球磨6～8小时，得到球磨粉，再加入剩余铜粉，混合均匀，得到混粉；步骤(2)烧结：将步骤(1)所得的混粉，压制成坯，压坯密度为6.3～6.9g/cm3；将压坯放入坩埚中，上面放置紫铜片，然后将坩埚放入真空烧结炉中烧结，得到烧结物；真空烧结的温度为870～1000摄氏度，烧结时间为5～7小时，真空度高于1×10-1Pa；步骤(3)熔渗：将步骤(2)所得的烧结物，继续在真空烧结炉中升温熔渗，得到渗铜后的坯料；熔渗温度为1200～1400摄氏度，时间为10～20分钟，真空度高于1×10-1Pa；步骤(4)退火：将步骤(3)得到的渗铜后的坯料进行真空退火，真空退火温度为600～800摄氏度，时间为7～8小时，得到一种铜铬触头材料；所述材料中铬的含量为25～50wt％。优选的，所述步骤(1)铬粉的粒径在200微米以下，纯度≥99％，氧含量≤2000ppm，氮含量≤200ppm；铜粉的粒径在200微米以下，纯度≥99.8％。优选的，所述步骤(1)中铜粉与铬粉的质量比为7:3～3:7。优选的，所述步骤(1)中铜粉与铬粉的质量比为6:4。优选的，所述步骤(1)中诱导铜粉的质量为混粉的10％～20％。优选的，所述步骤(1)中诱导铜粉的质量为混粉的15％。优选的，所述步骤(2)中的真空烧结的温度为900摄氏度。优选的，所述步骤(2)中的真空烧结时间为7小时。优选的，所述步骤(3)中熔渗温度为1400摄氏度。优选的，所述材料中铬的粒径为20～25μm。有益效果本专利技术所述的一种铜铬触头材料的制备方法，通过固相烧结和液相渗铜制备出的铜铬触头材料金相组织均匀，Cr颗粒近球形且尺寸较小，为20～25μm，且材料致密性好，气体含量低。本专利技术所述的一种铜铬触头材料的制备方法，由于所述铜铬触头材料中铜含量≥50wt％，球磨过程会将铜粉变为片状，因此先将一部分铜粉作为诱导铜粉与铬粉在真空条件下球磨，球磨时间为6～8小时，可保证原材料在混合过程中氧含量和氮含量不会增加。随后加入剩余的铜粉，使铜粉填充进铬粉空隙中，诱导铜粉的质量分数为10％～20％(15％最优)可保证熔渗过程铜能充分填充，以此提高了产品的致密度，还可防止压制坯分层。本专利技术所述的一种铜铬触头材料的制备方法，在真空烧结炉内进行烧结，烧结温度为870～1000摄氏度，时间5～7小时，Cr在Cu中溶解度极小，两组元的特性能很好的保持，对触头性能非常有利(尤其是在900摄氏度时烧结时间为7小时时性能达到最好)。将前面所得的烧结物，继续在真空烧结炉中升温熔渗，在真空烧结炉的熔渗温度为1200～1400摄氏度，时间为10～20分钟，高温下铜溶液黏度低，毛细作用更加充分，使得渗铜效果好，材料致密度好(熔渗温度在1400摄氏度时效果最好)。本专利技术所述的一种铜铬触头材料的制备方法，渗铜后的坯料进行600～800摄氏度的退火，使Cu基体中过饱和的Cr充分沉淀析出，从而获得高的电导率和热导率。附图说明图1为本专利技术实施例1中所述球磨粉透射电子显微镜(TEM)照片。图2为本专利技术实施例1中CuCr30触头材料的金相组织照片。图3为本专利技术实施例1中CuCr30触头材料的断口微观结构透射电子显微镜(TEM)照片。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详细的说明。原材料选用200微米以下的铬粉，纯度≥99％；铜粉采用电解铜粉FTD-2，纯度为99.8％，粒度小于200微米；紫铜片采用3mm厚的无氧铜板。为了除去铬粉表面吸附态的气体元素，对铬粉进行了真空高温处理。温度为1100℃，真空度为1×10-2Pa。实施例1先将10克铜粉和40克铬粉，真空条件下，真空度为0.06MPa，球磨7小时，得到球磨粉；再加入50克铜粉与球磨粉混合均匀，得到混粉；将混粉过筛，分散并置于容器中晾干。将所得的混粉在100吨，模具直径为36厘米，压力为340兆帕的四柱液压机上压制5秒成坯；压坯放入石墨坩埚中，上面放置紫铜片，在0.1帕的真空烧结炉中烧结。烧结温度为870摄氏度，时间为5小时；将所得的烧结物，继续在真空烧结炉中升温至1200摄氏度熔渗，时间为10分钟。在600摄氏度下真空退火，时间为7小时，得到一种CuCr30触头材料。图1为球磨粉TEM照片，球磨粉为颗粒状且混合均匀。图2为CuCr30触头材料的金相组织照片，材料组织均匀、致密且无气孔；Cr颗粒近球形且粒径为20～25μm；对照JB/T7098-2002标准，未出现大于1mm2的富集铬相或富集铜相，是理想的金相组织。图3为CuCr30触头材料的断口微观结构TEM照片，晶界处的铜相紧包覆铬相，晶粒致密。实施例2先将15克铜粉和40克铬粉，真空条件下，真空度为0.06MPa，球磨7小时，得到球磨粉；再加入45克铜粉与球磨粉混合均匀，得到混粉；将混粉过筛，分散并置于容器中晾干。将所得的混粉在100吨，模具直径为36厘米，压力为340兆帕的四柱液压机上压制5秒成坯；压坯放入石墨坩埚中，上面放置紫铜片，在0.1帕的真空烧结炉中烧结。烧结温度为870摄氏度，时间为5小时；将所得的烧结物，继续在真空烧结炉中升温至1200摄氏度熔渗，时间为10分钟。在600摄氏度下真空退火，时间为7小时，得到一种CuCr30触头材料。本实施例中，球磨粉TEM照片、CuCr30触头材料的金相组织照片和CuCr30触头材料的断口微观结构TEM照片的结果与实施例1类似。实施例3分别称取20克诱导铜粉和40克铬粉，真空条件下，真空度为0.06MPa，球磨7小时，得到球磨粉；再加入40克铜粉与球磨粉混合均匀，得到混粉；将混粉过筛，分散并置于容器中晾干。将所得的混粉在100吨，模具直径为36厘米，压力为340兆帕的四柱液压机上压制5秒成坯；压坯放入石墨坩埚中，上面放置紫铜片，在0.1帕的真空烧结炉中烧结。烧结温度为870摄氏度，时间为5小时；将所得的烧结物，继续在真空烧结炉中升温至1200摄氏度熔渗，时间为10分钟。在600摄氏度下真空退火，时间为7小时，得到一种CuCr30触头材料。本实施例中，球磨粉TEM照片、CuCr30触头材料的金相组织照片和CuCr30触头材料的断口微观结构TEM照片的结果与实施例1类似。实施例4分别称取15克诱导铜粉和40克铬粉，真空条件下，真空度为0.06MPa，球磨7小时，得到球本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铜铬触头材料的制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下：步骤(1)铜粉和铬粉混合：先将一部分铜粉作为诱导铜粉与铬粉混合，在真空度≤0.06MPa的条件下，球磨6～8小时，得到球磨粉，再加入剩余铜粉，混合均匀，得到混粉；步骤(2)烧结：将步骤(1)所得的混粉，压制成坯，压坯密度为6.3～6.9g/cm3；将压坯放入坩埚中，上面放置紫铜片，然后将坩埚放入真空烧结炉中烧结，得到烧结物；真空烧结的温度为870～1000摄氏度，烧结时间为5～7小时，真空度高于1×10‑1Pa；步骤(3)熔渗：将步骤(2)所得的烧结物，继续在真空烧结炉中升温熔渗，得到渗铜后的坯料；熔渗温度为1200～1400摄氏度，时间为10～20分钟，真空度高于1×10‑1Pa；步骤(4)退火：将步骤(3)得到的渗铜后的坯料进行真空退火，真空退火温度为600～800摄氏度，时间为7～8小时，得到一种铜铬触头材料；所述材料中铬的含量为25～50wt％。

【技术特征摘要】
2018.03.20 CN 20181022954051.一种铜铬触头材料的制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下：步骤(1)铜粉和铬粉混合：先将一部分铜粉作为诱导铜粉与铬粉混合，在真空度≤0.06MPa的条件下，球磨6～8小时，得到球磨粉，再加入剩余铜粉，混合均匀，得到混粉；步骤(2)烧结：将步骤(1)所得的混粉，压制成坯，压坯密度为6.3～6.9g/cm3；将压坯放入坩埚中，上面放置紫铜片，然后将坩埚放入真空烧结炉中烧结，得到烧结物；真空烧结的温度为870～1000摄氏度，烧结时间为5～7小时，真空度高于1×10-1Pa；步骤(3)熔渗：将步骤(2)所得的烧结物，继续在真空烧结炉中升温熔渗，得到渗铜后的坯料；熔渗温度为1200～1400摄氏度，时间为10～20分钟，真空度高于1×10-1Pa；步骤(4)退火：将步骤(3)得到的渗铜后的坯料进行真空退火，真空退火温度为600～800摄氏度，时间为7～8小时，得到一种铜铬触头材料；所述材料中铬的含量为25～50wt％。2.如权利要求1所述的一种铜铬触头材料的制备方法，其特征在于：所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：王战军，张娟，卓飞，曹兆红，孙平权，高波，邵立峰，李秦巍，
申请(专利权)人：陕西中天火箭技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61