一种电子束熔渗生产铜钨触头的方法技术

本发明专利技术提供了一种电子束熔渗生产铜钨触头的方法，包括以下步骤：S1：将钨粉、铜粉分别置于混料机中混料；S2：将混料后的钨粉压制成圆形钨坯，将混料后的铜粉平均分为两份，分别压制成圆形铜坯；S3：将圆形钨坯、圆形铜坯置于真空烧结炉中真空烧结；S4：将烧结钨坯放入石墨坩埚中，圆形铜坯放置在烧结钨坯上，置于电子束真空烧结设备中真空熔渗，将熔渗后坯料取出翻面后再次放入石墨坩埚中，取另一个圆形铜坯置于熔渗钨坯上，再次真空熔渗，冷却得到铜钨触头材料。总之，本发明专利技术具有工艺完善、制备效率高、材料性能优等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种电子束熔渗生产铜钨触头的方法
本专利技术属于电触头制造
，具体是涉及一种电子束熔渗生产铜钨触头的方法。
技术介绍
钨铜触头是利用高纯钨粉优异的金属特性和高纯紫铜粉的可塑性、高导电性等优点，经静压成型、高温烧结、溶渗铜的工艺精制而成的复合材料。钨铜触头具有优良的耐电弧烧损性和抗熔焊性，断弧性能好,导电导热好,热膨胀小,高温不软化,高强度,高密度,高硬度等特点。具有很好的导电导热性，较好的高温强度和一定的塑性。在3000℃以上的温度下，合金中的铜被液化蒸发，大量吸收热量，降低材料表面温度，所以这类材料也称为金属发汗材料。钨铜触点广泛用作高压，超液压开关和断路器的触头，保护环，用于电热墩粗砧块材料，自动埋弧焊导电咀，等离子切割机喷嘴，电焊机，对焊机的焊头，滚焊轮，封气卯电极和点火花电极,点焊，碰焊材料等。传统生产工艺使用真空炉或气氛保护炉进行烧结渗铜，发热体产生热量后通过热传导、对流的方式加热工件，整个炉膛被加热，耗能较高。整个烧结过程包括升温、高温烧结、降温三个环节，持续时间在30小时以上，效率较低，只适合批量生产。本发设计了一种旨在解决小批量及多规格试验料生产效率问题，同时降低生产能耗的铜钨触头生产方法。
技术实现思路
针对上述存在的问题，本专利技术提供了一种电子束熔渗生产铜钨触头的方法。本专利技术的技术方案是：一种电子束熔渗生产铜钨触头的方法，主要包括以下步骤：S1：原料预混选取2-10μm的钨粉置于混料机中，向钨粉中加入钨粉质量1-5％的粘合剂，混料8-16h；选取与钨粉等质量的4-7μm铜粉置于混料机中，向铜粉中加入铜粉质量0.5-3％的锌粉和铜粉质量0.1-1％的润滑剂，混料10-15h；S2：坯料成型将混料后的钨粉用200t的液压机压制成圆形钨坯；将混料后的铜粉平均分为两份，用200t的液压机分别压制，得到两块圆形铜坯；S3：坯料预烧将圆形钨坯置于真空烧结炉中，以700-800℃的温度在氮气氛围下热处理1-2h，然后抽真空烧结炉中真空度至3.0±0.5×10-2Pa，升高真空烧结炉中温度至1400-1600℃，保持温度恒定烧结3-5h，冷却后得到烧结钨坯；S4：电子束熔渗将烧结钨坯放入石墨坩埚中，取一个圆形铜坯放置在烧结钨坯上，将石墨坩埚置于电子束真空烧结设备中，抽电子束真空烧结设备中真空度至4.5±0.1×10-2Pa，电子束的熔覆电压设置为60±5kV，电流设置为40±10mA，扫描速度设置为300-350mm/min，电子束能量达到106-108W/cm2后开始熔渗，熔渗时间为1±0.2h，冷却得到熔渗坯料；将熔渗坯料取出翻面后再次放入石墨坩埚中，取另一个圆形铜坯置于熔渗钨坯上，将石墨坩埚置于电子束真空烧结设备中，以上述熔渗参数熔渗1±0.2h，冷却得到铜钨触头材料。优选地，所述选取钨粉的纯度为99.9％，铜粉的纯度为99.99％，从原料的纯度上避免了杂质对铜钨触头性能的影响。优选地，所述粘合剂为碳化硅球团、硬脂酸和去离子水以质量比3:1:10混合得到的粘合剂，该粘合剂挥发性好，残留物少，不会影响铜钨触头的强度，所述润滑剂为硬脂酸锌、单甘脂、EBS润滑剂以质量比1:1:5聚合得到的润滑剂，降低铜粉之间的摩擦力，有利于增加压制坯料的密度。进一步地，S2中，所述圆形钨坯压制成型的具体工艺为：将混料后的钨粉300-500℃预热10-20min后置于圆形模具中，用200t的液压机压制成型，待坯料冷却后用300t的液压机重复压制，得到密度为20.00±0.75g/cm3的圆形钨坯，预热增加钨粉表面的活性，重复压制保证了压制钨坯的密度；所述两块圆形铜坯压制成型的具体工艺为：将混料后的铜粉平均分为两份，以200-300℃预热后分别置于与钨粉用圆形模具同直径的圆形模具中，用200t的液压机压制成型，待坯料冷却后用300t的液压重复压制，得到两块密度为7.00±0.25g/cm3的圆形铜坯，预热增加铜粉表面的活性，重复压制保证了压制铜坯的密度。进一步地，所述S3中的真空烧结炉在坯料预烧整体过程中持续通入99.9％的氮气进行保护，通入的氮气流量为0.3-0.5m3/h，氮气可以在烧结过程中起到保护作用，并且流通的氮气可以带离烧结过程中坯料释放的杂质金属蒸气，避免其在坯料表面形成氧化层，影响铜钨触头材料的性能。优选地，所述S4中，将烧结钨坯放入石墨坩埚之前要在石墨坩埚内铺设石墨纸，将熔渗坯料取出翻面后再次放入石墨坩埚之前要更换石墨纸，石墨纸将坯料与石墨坩埚内壁隔离，放置坯料在烧结过程中与石墨坩埚内壁粘接，并且降低了电子束熔渗对石墨坩埚的损伤。进一步地，所述S4中，电子束扫描在圆形铜坯上的电子束斑形状为圆形波，圆形波的直径等于圆形铜坯的半径，电子束斑的扫描轨迹为以圆形铜坯中心为扫描原点，1/2圆形铜坯半径为扫描半径的圆，扫描轨迹为一个闭环的圆形，将铜坯的表面完全扫描熔渗，并且避免了反复扫描熔渗造成铜钨触头材料分散不均匀。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种电子束熔渗生产铜钨触头的方法，适合产品开发过程中单件或小批量的样品生产，将铜粉与钨粉压制成圆形坯料后，将铜坯置于钨坯上方放入石墨坩埚中，利用加速电压加速阴极灯丝发射的电子流，高速电子流轰击铜坯表面，动能转化为热能，从而将铜坯熔渗入钨坯中，电子束熔渗的优点是工件单体加热，能量转化效率高，待冷却后将钨坯翻面，再次将铜坯置于钨坯上，再次进行熔渗，使铜钨触头材料中铜、钨分布均匀，增强铜钨触头的强度，整个工艺流程方便灵活，材料规格可随时改变。总之，本专利技术具有工艺完善、制备效率高、材料性能优等优点。附图说明图1是熔渗前的EPMA检测分布图；图2使熔渗后的EPMA检测分布图。具体实施方式为便于对本专利技术技术方案的理解，下面结合附图1-2和具体实施例对本专利技术做进一步的解释说明，实施例并不构成对专利技术保护范围的限定。实施例1：一种电子束熔渗生产铜钨触头的方法，主要包括以下步骤：S1：原料预混选取5μm的钨粉置于混料机中，钨粉的纯度为99.9％，向钨粉中加入钨粉质量3％的粘合剂，粘合剂为碳化硅球团、硬脂酸和去离子水以质量比3:1:10混合得到的粘合剂，混料13h；选取与钨粉等质量的4μm铜粉置于混料机中，铜粉的纯度为99.99％，向铜粉中加入铜粉质量1.8％的锌粉和铜粉质量1％的润滑剂，润滑剂为硬脂酸锌、单甘脂、EBS润滑剂以质量比1:1:5聚合得到的润滑剂，混料15h；S2：坯料成型圆形钨坯压制成型的具体工艺为：将混料后的钨粉400℃预热18min后置于圆形模具中，用200t的液压机压制成型，待坯料冷却后用300t的液压机重复压制，得到密度为20.35g/cm3的圆形钨坯；圆形铜坯压制成型的具体工艺为：将混料后的铜粉平均分为两份，以300℃预热后分别置于与钨粉用圆形模具同直径的圆形模具中，用200t的液压机压制成型，待坯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电子束熔渗生产铜钨触头的方法，其特征在于，主要包括以下步骤：/nS1：原料预混/n选取2-10μm的钨粉置于混料机中，向钨粉中加入钨粉质量1-5％的粘合剂，混料8-16h；/n选取与钨粉等质量的4-7μm铜粉置于混料机中，向铜粉中加入铜粉质量0.5-3％的锌粉和铜粉质量0.1-1％的润滑剂，混料10-15h；/nS2：坯料成型/n将混料后的钨粉用200t的液压机压制成圆形钨坯；/n将混料后的铜粉平均分为两份，用200t的液压机分别压制，得到两块圆形铜坯；/nS3：坯料预烧/n将圆形钨坯置于真空烧结炉中，以700-800℃的温度在氮气氛围下热处理1-2h，然后抽真空烧结炉中真空度至3.0±0.5×10

【技术特征摘要】
1.一种电子束熔渗生产铜钨触头的方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
S1：原料预混
选取2-10μm的钨粉置于混料机中，向钨粉中加入钨粉质量1-5％的粘合剂，混料8-16h；
选取与钨粉等质量的4-7μm铜粉置于混料机中，向铜粉中加入铜粉质量0.5-3％的锌粉和铜粉质量0.1-1％的润滑剂，混料10-15h；
S2：坯料成型
将混料后的钨粉用200t的液压机压制成圆形钨坯；
将混料后的铜粉平均分为两份，用200t的液压机分别压制，得到两块圆形铜坯；
S3：坯料预烧
将圆形钨坯置于真空烧结炉中，以700-800℃的温度在氮气氛围下热处理1-2h，然后抽真空烧结炉中真空度至3.0±0.5×10-2Pa，升高真空烧结炉中温度至1400-1600℃，保持温度恒定烧结3-5h，冷却后得到烧结钨坯；
S4：电子束熔渗
将烧结钨坯放入石墨坩埚中，取一个圆形铜坯放置在烧结钨坯上，将石墨坩埚置于电子束真空烧结设备中，抽电子束真空烧结设备中真空度至4.5±0.1×10-2Pa，电子束的熔覆电压设置为60±5kV，电流设置为40±10mA，扫描速度设置为300-350mm/min，电子束能量达到106-108W/cm2后开始熔渗，熔渗时间为1±0.2h，冷却得到熔渗坯料；
将熔渗坯料取出翻面后再次放入石墨坩埚中，取另一个圆形铜坯置于熔渗钨坯上，将石墨坩埚置于电子束真空烧结设备中，以上述熔渗参数熔渗1±0.2h，冷却得到铜钨触头材料。


2.根据权利要求1所述的一种电子束熔渗生产铜钨触头的方法，其特征在于，所述选取钨粉的纯度为99.9％，铜粉的纯度为99.99％。

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【专利技术属性】
技术研发人员：康迪，周宁，周兴，邵红颜，刘萍，王小军，
申请(专利权)人：陕西斯瑞新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61