高压直流继电器用CuAl2O3复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高压直流继电器用CuAl2O3复合材料的制备方法，包括以下步骤：先制备铜铝合金粉，然后以氧化铜粉末或经氧化的铜铝合金粉末为氧源，将氧源和铜铝合金粉按氧含量和铝含量的原子比为4∶2～6∶2进行配氧后与钨粉或钼粉进行混粉，得到混合粉末；所得混合粉末压制得到压坯；所得压坯进行内氧化后经还原、烧结，得到烧结锭；所得烧结锭经包套、热挤压，即得。与现有技术相比，本发明专利技术所述方法工艺简单，制得的CuAl2O3复合材料在兼顾抗电弧烧蚀性能和抗熔焊性能的同时具有更好的机械强度和电导率，适合用于高压直流继电器。适合用于高压直流继电器。适合用于高压直流继电器。

【技术实现步骤摘要】
高压直流继电器用CuAl2O3复合材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种高压直流继电器用CuAl2O3复合材料的制备方法，属于触头材料


技术介绍

[0002]高压直流继电器主要应用于新能源汽车及其配套的充电桩等设施，在新能源汽车中从直流电压控制、高压预充、正常/快速充电到隔离保护、安全控制均用到高压直流继电器，因此电动汽车能否安全启停、充电、行驶均与高压直流继电器密切相关，高压直流继电器的正常、可靠运行是决定电动汽车安全运行的重要条件。
[0003]触头是高压直流继电器的关键部件，在接通时起到接通、承载电流的作用，在分断时起到分断电流和隔离保护电器的作用，因此触头性能是决定高压直流继电器性能水平的重要因素。高压直流继电器触头应具备如下性能：良好的导电、导热性能，足够的机械强度，良好的通断电流的能力，优良的抗熔焊性能以及优良的耐电弧烧蚀性能。
[0004]目前国内绝大部分高压直流继电器触头采用纯铜材料，纯铜具有很高的导电、导热性能，这对高压直流继电器触头是极为有利的。但纯铜的机械强度低，同时软化温度也低，触头经过焊接后机械强度极低，难以满足机械寿命的要求；其次抗熔焊性能和耐电弧烧蚀性能差，难以满足高压直流继电器可靠性以及电气寿命的要求。
[0005]公开号为CN110508816A的专利技术专利公开一种高压直流继电器用触点材料的制备方法，该方法通过两次压制和两次烧结，初次压制先进行成型为毛坯，初烧后去除材料应力，降低变形强度；第二次压制目的是进行整形，达到最终产品尺寸，减少后续机加过程，第二次复烧可提高材料的机械强度和材料韧性，有利于材料的使用寿命；通过添加WC、Ti、W等高熔点合金，有针对性的提高材料的抗电弧烧蚀性能和抗熔焊性能。按该专利技术所述方法制得的触点材料虽然具有较高的电导率和硬度以及较好的抗电弧烧蚀性能和抗熔焊性能，但其制备方法较为复杂。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种工艺简单、在兼顾抗电弧烧蚀性能和抗熔焊性能的同时具有更好的机械强度和电导率的高压直流继电器用CuAl2O3复合材料的制备方法。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种高压直流继电器用CuAl2O3复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0009]1)制备铜铝合金粉，控制所得铜铝合金粉中铝的含量为0.05～0.4wt％，余量为铜；
[0010]2)以氧化铜粉末或经氧化的铜铝合金粉末为氧源，将氧源、铜铝合金粉和钨粉或钼粉进行混粉，得到混合粉末；其中，氧源和铜铝合金粉的用量按氧源中氧含量和铜铝合金粉中铝含量的原子比为4∶2～6∶2进行确定，钨粉或钼粉的用量为控制所得混合粉末中钨粉
或钼粉的含量为1～10wt％；
[0011]3)所得混合粉末压制成型，得到压坯；
[0012]4)所得压坯在保护气氛条件下进行内氧化，之后经还原、烧结，得到烧结锭；
[0013]5)所得烧结锭经包套、热挤压，得到所述的高压直流继电器用CuAl2O3复合材料。
[0014]上述制备方法的步骤1)中，采用现有常规方法制备合金粉，通常是先将配比量的铜和铝进行熔炼得到熔液后再经雾化制得。
[0015]上述制备方法的步骤2)中，所述氧化铜粉末或经氧化的铜铝合金粉末的粒径优选为小于或等于75μm，所述氧化铜粉末和经氧化的铜铝合金粉末可以直接从市场上购买，也可以用铜粉或铜铝合金粉末经氧化而得。所述铜铝合金粉的粒径通常是小于或等于150μm，钨粉或钼粉的粒径优选小于或等于10μm。混粉采用现有常规的混粉方式，通常采用机械混粉的方式，进一步优选采用V型或双锥混料器进行混粉，混合时间优选为1～2h。
[0016]上述制备方法的步骤3)中，采用现有常规方法将混合粉末压制成型，通常采用等静压成型，成型压力通常为150～200Mpa，保压时间为30～40s。
[0017]上述制备方法的步骤4)中，内氧化通常是在氮气或氩气保护下进行，内氧化温度为850～900℃，保温时间为4～6h。该步骤中的还原和烧结操作与现有技术相同，具体的，还原和烧结操作在氢气气氛下进行，还原温度优选为850～900℃，保温时间4～6h；烧结温度优选为950～1000℃，保温时间为4～6h。
[0018]上述制备方法的步骤5)中，包套和热挤压操作均与现有技术相同。具体的包套操作可以是：将烧结锭装入内径与所述烧结锭外径相配合(通常烧结锭直径小于铜套内径1～2mm)的无氧铜套内(所述铜套的壁厚根据挤制棒外表铜层厚度要求来确定)，然后焊接封套。在热挤压时，通常是在保护气氛下将包套后的烧结锭加热至850～950℃挤压成棒材或板材，挤压比优选是大于20∶1。挤压所得的棒材或板材根据需要进一步加工成所需规格的触头产品。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的特点在于：
[0020]1.本专利技术以氧化铜粉末为氧源，按特定比例进行配氧、混粉后再进行内氧化、还原，使氧化所得Al2O3颗粒为纳米级颗粒，且所得纳米级Al2O3颗粒弥散分布于铜基体上，这样使所制备的触头材料具有更高的机械强度(即使经高温焊接等高温热处理后仍然具有较高的硬度和强度)，同时具有优良的抗熔焊性能，还保持了较高的导电导热性能。
[0021]2.钨粉或钼粉的加入可以提高材料的耐电弧烧蚀性能。因此，通过加入钨粉或钼粉，结合上述以氧化铜粉末为氧源，按特定比例进行配氧、混粉后再进行内氧化、还原的操作制备得到兼具有优良的导电导热性能、足够的机械强度、良好的通断电流的能力、良好的抗熔焊性能以及优良的耐电弧烧蚀性能的触头材料，这种材料足以满足高压直流继电器的使用要求。
[0022]3.本专利技术所述方法无需进行二次复压和复烧，工艺更为简单，制得的复合触头材料电寿命高，以750V/300A高压直流继电器为例，按本专利技术所述方法制得的CuAl2O3W和CuAl2O3Mo触头的电寿命均达到20000次以上(而纯铜触头的电寿命通常在10000次以内)。
附图说明
[0023]图1为按本专利技术实施例1所述方法制备得到的CuAl2O3W触头的产品图(包装于透明
塑料袋内)。
具体实施方式
[0024]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的详述，以更好地理解本专利技术的内容，但本专利技术并不限于以下实施例。
[0025]实施例1
[0026]1)制备铜铝合金粉：将1号电解铜置于坩埚中，用干燥木炭覆盖其上(木炭覆盖层厚度50～60mm)，然后置于中频感应炉熔炼，熔炼温度为1150℃～1200℃；之后按最终所得铜铝合金粉中铝的含量为0.06wt％的比例加入铜铝中间合金，继续熔炼，所得铜铝熔液经高压水雾化设备进行雾化(雾化温度为1150℃～1200℃，高压水流喷射角70
°
，雾化水压20Mpa，中间包温度900℃～950℃，漏眼)，得到粉末干燥，过筛(150μm)，收集筛下物，即为铜铝合金粉；
[0027]2)配氧、混粉：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压直流继电器用CuAl2O3复合材料的制备方法，包括以下步骤：1)制备铜铝合金粉，控制所得铜铝合金粉中铝的含量为0.05～0.4wt％，余量为铜；2)以氧化铜粉末或经氧化的铜铝合金粉末为氧源，将氧源、铜铝合金粉和钨粉或钼粉进行混粉，得到混合粉末；其中，氧源和铜铝合金粉的用量按氧源中氧含量和铜铝合金粉中铝含量的原子比为4∶2～6∶2进行确定，钨粉或钼粉的用量为控制所得混合粉末中钨粉或钼粉的含量为1～10wt％；3)所得混合粉末压制成型，得到压坯；4)所得压坯在保护气氛条件下进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈名勇，党永富，陈光明，黄锡文，李波，甘友迅，
申请(专利权)人：桂林金格电工电子材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：