一种利用钨粉制造电子束焊接铜钨触片的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用钨粉制造电子束焊接铜钨触片的方法，包括S1混粉、S2成型、S3烧制骨架、S4烧结、S5配铣、S6电子束焊接，本发明专利技术改变了传统的生产方式，只在铜钨合金端烧结焊接所需铜层，减小铜钨合金端尺寸规格，提高装炉量，使用电子束焊接方式连接基体与铜钨合金，焊接毛坯外形规整，后期加工效率大幅提升，且解决了在烧结过程中由于铬元素的析出会对烧结结合面强度产生影响的问题，硬度、电导率等均满足使用要求。

【技术实现步骤摘要】
一种利用钨粉制造电子束焊接铜钨触片的方法
本专利技术涉及铜钨触片制造
，具体是涉及一种利用钨粉制造电子束焊接铜钨触片的方法。
技术介绍
铜钨合金材料具有很高的耐电压、抗电弧烧蚀能力，广泛应用于各类开关弧触头，是目前各类开关中应用最广泛的触头材料。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，且生产周期较长，烧结毛坯料外形不规格，毛坯料余量较大，材料利用率低，同时降低后期加工效率。此外，因铜钨合金产品对硬度有要求，生产过程需要加入金属铬，用以提高产品硬度至70HB以上，但是加入铬后，在烧结过程中由于铬元素的析出会对烧结结合面(即铜钨合金与铜铬合金的结合部位)的强度产生影响，随着析出铬含量的增加，强度逐渐降低，因此铬不能添加过多，硬度提升也就有限。因此，需要提供一种以电子束作为热源进行焊接的新型制造方法，省去钨粉与铜粉混料过程，适合小批量、质量分数配比不同的铜钨合金制备，既能避免因析出铬元素对其硬度的影响，又能保证焊接毛坯外形规整，以提高加工效率，能够使铜钨触片适用范围更广，满足市场需求。
技术实现思路
本专利技术针对上述存在的问题提供了一种利用钨粉制造电子束焊接铜钨触片的方法。本专利技术的技术方案是：一种利用钨粉制造电子束焊接铜钨触片的方法，包括以下步骤：S1混粉：取适量钨粉进行预处理，将预处理后的钨粉加入粘合剂进行混合，得到钨骨架粉；S2成型：将混合好的钨骨架粉在压机上压制成密度为10.2-10.9g/cm3的钨坯；S3烧制骨架：将得到的钨坯在高温烧结炉中烧结到预定温度，保温3h，随炉冷却，得到钨骨架；S4烧结：在钨骨架上烧结熔渗纯铜及铜铬合金得到熔合后的触头端合金，同时制备基体端含铬1％的基体端合金；S5配铣：将烧结好的触头端合金放入铣床中配铣；S6电子束焊接：将配铣好的触头端合金及基体端合金在专用工装上一字排开，放入电子束设备中，将触头端合金与基体端合金进行电子束焊接。进一步地，所述步骤S1混粉包括以下步骤：S1-1预处理：取粒径为4-10μm的钨粉在450-600℃还原性气氛保护下还原1h，得到的具有表面活性的钨粉；S1-2混合：将步骤S11中得到的钨粉加入粘合剂并在温度65-75℃的真空条件下充分搅拌混合，混合时间为8-16h，所述粘合剂的成分为油基粘合剂和石蜡基粘合剂，二者质量比为100:55，粘合剂与钨粉的质量比为1-5:100。进一步地，所述步骤S2成型中压制为200吨液压油压机单向压制，压制更为均匀。进一步地，所述步骤S3烧制骨架中首先将温度升至550-600℃预热脱蜡，去除钨坯表面的蜡，随后升温至1480-1520℃烧制钨骨架。进一步地，所述步骤S4烧结中烧结熔渗纯铜及铜铬合金得到熔合后的触头端合金具体步骤为：S4-1：将烧制好的钨骨架置于石墨坩埚底部一侧，在所述钨骨架一侧放置与其等高的镍合金片，所述镍合金片厚度为0.2-0.5mm，镍合金片上设有若干小孔，将预制含铬0.3-0.7wt％的铜铬合金放置在镍合金片一侧；S4-2：在钨骨架上方一侧放置镍合金片，在所述镍合金片上方放置所述铜铬合金，所述镍合金片与所述铜铬合金等宽；S4-3：在钨骨架一侧的铜铬合金上方放置镍合金片，将补缩T1纯铜放置在所述镍合金片上方，镍合金片与钨骨架之间形成预留空间，用于铜铬合金和补缩T1纯铜熔渗以及使所述镍合金片下落，随后将石墨坩埚放入连续推舟炉中抽真空烧结；S4-4：将温度升至1090-1100℃进行一次烧结，高于铜的熔点1083.4℃，使两块铜铬合金熔化沿小孔和预留空间渗入钨骨架内，补缩T1纯铜熔化沿小孔渗入钨骨架内，持续3h，得到熔合后的铜钨触头，最上方的镍合金片下落至钨骨架上方；S4-5：随后将温度升至1320-1380℃进行二次烧结，高于镍合金片的熔点1312.8℃，低于钨骨架的熔点1460-1520℃不会使钨骨架熔化，镍合金片熔化作为焊料焊接铜钨触头与未渗入的熔融铜合金的缝隙，使铜铬合金中析出的铬元素渗入到焊缝内，持续3h，得到触头端合金，铜钨合金与铜的结合部位强度明显增加，硬度足以满足使用要求；S4-6：降温冷却出炉。更进一步地，所述步骤S4-3中补缩T1纯铜的铜含量大于99.95wt％，所述镍合金片的成分为Ni：81-88％，P：3-8％，Ag：2-5％，Cu：0.8-3％，Zn：0.3-2％，Sn：0.3-2％，Nb：0.05-0.4％，硬度、电导率均满足使用要求。进一步地，所述步骤S5配铣的具体步骤为：S5-1：把烧结好的触头端合金安装于铣床上，采用石墨材料的铣刀，铣刀直径转速180-260r/min，进给速度300-320mm/min，调整好铣削深度2-3mm；S5-2：将电源的正负极分别与所述铣刀和烧结好的触头端合金连接，烧结好的触头端合金能够沿平行于铣床表面移动，调整好放电间隙，打开脉冲电源进行放电洗削加工，所述脉冲电源的脉冲周期为660-890us，电流为900-1000A。更进一步地，所述S5-2中当加工至触头端合金的铜钨触头直角边所对应的两侧面时，预先对石墨铣刀表面涂覆导电流体，并对所述导电流体进行固化，形成熔点高于铜钨触头的导电流体固化层，打开脉冲电源使所述导电流体固化层对所述铜钨触头两侧面进行放电铣削加工，调整好铣削深度1.5-2mm，加工时不断补充导电流体以补偿被电火花侵蚀的导电流体固化层，实现自我修复，同时控制铣削深度避免铣削过深导致触头端损失性能变差。进一步地，所述步骤S6电子束焊接在真空环境下进行，当真空度达到4.6×10-2Pa时即可下束调整参数，将电子束焊缝的束斑设置成圆形，调整表面聚焦值，设置熔覆电压60kV，束流60-70mA，扫描散焦值0-12J，速度300-350mm/min，束斑能量106-108W/cm2，单班焊接量在110件以上，成品加工效率提升明显，原材料利用率高。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术改变了传统的生产方式，采用电子束焊接方式连接触头端和基体端，并且只在触头端烧结焊接所需铜层，减小铜钨合金端尺寸规格，提高装炉量，焊接毛坯外形规整，强度高于整体烧结件。(2)本专利技术根据触片产品结构设计焊接工艺，基体端为1％铬含量的铬铜，硬度足以满足使用要求，触头端有0.3-0.7％铬含量的铬铜，焊接后硬度、电导均符合产品要求。(3)本专利技术将电子束焊缝设计在产品卡槽内，焊缝尖角位置缺陷后期全部加工掉，且焊接余量不需额外增加，原材料投入少，利用率高，同时焊接毛坯较规整，后期成品加工效率大幅提升。附图说明图1是本专利技术的步骤S4烧结结构示意图；图2是本专利技术的步骤S4烧结主视图；图3是本专利技术的步骤S4烧结俯视图；图4是本专利技术的步骤S5配铣后的触头端合金与基体端合金结构示意图；图5是本专利技术的步骤S6电子束焊接结构示意图；...

【技术保护点】
1.一种利用钨粉制造电子束焊接铜钨触片的方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1混粉：取适量钨粉进行预处理，将预处理后的钨粉加入粘合剂进行混合，得到钨骨架粉；/nS2成型：将混合好的钨骨架粉在压机上压制成密度为10.2-10.9g/cm

【技术特征摘要】
1.一种利用钨粉制造电子束焊接铜钨触片的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1混粉：取适量钨粉进行预处理，将预处理后的钨粉加入粘合剂进行混合，得到钨骨架粉；
S2成型：将混合好的钨骨架粉在压机上压制成密度为10.2-10.9g/cm3的钨坯；
S3烧制骨架：将得到的钨坯在高温烧结炉中烧结到预定温度，保温3h，随炉冷却，得到钨骨架(1)；
S4烧结：在钨骨架(1)上烧结熔渗纯铜及铜铬合金得到熔合后的触头端合金(7)，同时制备含铬1％的基体端合金(8)；
S5配铣：将烧结好的触头端合金(7)放入铣床中配铣；
S6电子束焊接：将配铣好的触头端合金(7)及基体端合金(8)一字排开放入电子束设备中，进行电子束焊接。


2.根据权利要求1所述的一种利用钨粉制造电子束焊接铜钨触片的方法，其特征在于，所述步骤S1混粉包括以下步骤：
S1-1预处理：取粒径为4-10μm的钨粉在450-600℃还原性气氛保护下还原1h，得到的具有表面活性的钨粉；
S1-2混合：将步骤S11中得到的钨粉加入粘合剂并在温度65-75℃的真空条件下充分搅拌混合，混合时间为8-16h，所述粘合剂的成分为油基粘合剂和石蜡基粘合剂，二者质量比为100:55，粘合剂与钨粉的质量比为1-5:100。


3.根据权利要求1所述的一种利用钨粉制造电子束焊接铜钨触片的方法，其特征在于，所述步骤S2成型中压制为200吨液压油压机单向压制。


4.根据权利要求1所述的一种利用钨粉制造电子束焊接铜钨触片的方法，其特征在于，所述步骤S3烧制骨架中首先将温度升至550-600℃预热脱蜡，随后升温至1480-1520℃烧制钨骨架(1)。


5.根据权利要求1所述的一种利用钨粉制造电子束焊接铜钨触片的方法，其特征在于，所述步骤S4烧结中烧结熔渗纯铜及铜铬合金得到熔合后的触头端合金(7)具体步骤为：
S4-1：将烧制好的钨骨架(1)置于石墨坩埚(2)底部一侧，在所述钨骨架(1)一侧放置与其等高的镍合金片(5)，所述镍合金片(5)厚度为0.2-0.5mm，镍合金片(5)上设有若干小孔(51)，将预制含铬0.3-0.7wt％的铜铬合金(3)放置在镍合金片(5)一侧；
S4-2：在钨骨架(1)上方一侧放置镍合金片(5)，在所述镍合金片(5)上方放置所述铜铬合金(3)，所述镍合金片(5)与所述铜铬合金(3)等宽；
S4-3：在钨骨架(1)一侧的铜铬合金(3)上方放置镍合金片(5)，将补缩T1纯铜(4)放置在所述镍合金片(5)上方，镍合金片(5)与钨骨架(1)之间形成预留空间，用于铜铬合金(3)和补缩T1纯铜(4)熔渗以及使所述镍合金片(5)下落，随...

【专利技术属性】
技术研发人员：康迪，周兴，周宁，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