一种超低铬含量CuW-CuCr整体电触头及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超低铬含量CuW

【技术实现步骤摘要】
一种超低铬含量CuW
‑
CuCr整体电触头及其制备方法


[0001]本专利技术涉及铜合金电触头
，具体是涉及一种超低铬含量CuW
‑
CuCr整体电触头及其制备方法。

技术介绍

[0002]铜钨合金是铜和钨组成的合金，铜钨电触头由于综合了钨的高熔点、高硬度、良好的抗电弧烧蚀能力和铜良好的导电性，可承受高温和高应力，因此作为高压断路器触头材料，在大容量油及空气断路器、SF6断路器上得到使用。高压电器开关体积小，易于维护，使用范围广，能在潮湿，易燃易爆及腐蚀的环境中使用，因此要求电触头需要耐电弧烧蚀，抗熔焊，截止电流小，含气量少，热电子发射量低等。
[0003]整体电触头是由耐弧端(CuW端)与导电端(Al、Cu、CuCr、CuCrZr等)通过烧结、焊接等方法连接成一体的高压电器用电触头元件。目前，制备整体电触头的方法有：钎焊、整体烧结熔渗法、真空电子束焊接工艺、摩擦焊接工艺等。根据材质不同、形状设计不同采用合适的制备工艺。
[0004]针对异性零件的CuW/纯铜材质，如触指、触片等，一般采用整体烧结熔渗法。整体烧结熔渗法在铜熔点之上进行，硬态纯铜在整体烧结熔渗过程中铜重熔，硬态铜变为软态铜，硬度、强度降低。CuW/纯铜整体烧结熔渗后硬度、强度降低，硬度40
‑
50HB，CuW/纯铜抗拉强度＜160MPa。
[0005]一般提升纯铜硬度的方式为冷挤压，但是冷挤压需要专用模具、挤压机、且需要对CuW与Cu的结合位置进行保护、防止大尺寸变形造成结合面撕裂，冷挤压工艺相对复杂、成本高且结合面位置硬度提升有限。
[0006]专利CN101699591B公开了一种铜钨/铜合金整体触头及其制备方法，该铜钨/铜合金整体触头，包括触头部分和导电杆部分，所述触头部分沿头部到尾部的钨含量依次降低；其制备方法中，首先采用湿法机械混粉，制备不同钨含量的铜钨颗粒，然后按钨的重量含量从高到底的顺序依次放入压制模具型腔内进行压制成型，再将压制好的生坯放入石墨舟中在氢气气氛烧结炉中进行烧结熔渗，制得触头部分的铜钨合金；最后，铜钨合金的低钨含量端与铜导电杆部分或铜合金导电杆部分，采用烧结法、电子束焊接法或者扩散焊接法连接为一体烧结连接，制得铜钨/铜合金整体触头，采用烧结法连接铜钨合金与导电杆部分时，可与制造铜钨合金的烧结熔渗过程并为一起完成，减少生产步骤，节约成本。但是，对于导电杆部分的铜合金成分含量没有进行限定，使得导电杆部分的电导率、硬度以及与触头端的结合程度无法进行合理预测，因此可能造成电触头性能受到影响。

技术实现思路

[0007]针对上述存在的问题，本专利技术提供了一种超低铬含量CuW
‑
CuCr整体电触头及其制备方法。
[0008]本专利技术的技术方案是：
[0009]一种超低铬含量CuW
‑
CuCr整体电触头，所述电触头包括CuW耐弧端与CuCr导电端，所述CuW耐弧端中W的质量含量为50
‑
85％，余量为铜及不可避免的杂质，Cr的质量含量为CuCr导电端的0.05
‑
0.2％。
[0010]进一步地，所述CuCr导电端由纯铜和CuCr中间合金熔融而成，所述CuCr中间合金中Cr的质量含量为0.5
‑
50％，通过调节CuCr中间合金的质量以及Cr的质量从而调节CuW
‑
CuCr整体电触头中的铬含量。
[0011]如上述一种超低铬含量CuW
‑
CuCr整体电触头的制备方法，包括以下步骤：
[0012]S1预制钨坯块：称取钨粉进行预处理，将预处理后的钨粉压制成密度为6
‑
13.5g/cm3的钨坯块；
[0013]S2预制CuCr中间合金：称取铜粉和铬粉混合后使用热等静压得到CuCr中间合金；
[0014]S3整体烧结熔渗：将预制的钨坯块放入真空烧结炉中，再放入纯铜块和预制的CuCr中间合金，在真空或气氛保护条件下加温熔渗1
‑
6h，加热温度为1250
‑
1400℃，得到CuW
‑
CuCr合金；
[0015]S4固溶、时效处理：固溶温度为950
‑
1000℃，固溶时间为1
‑
2h，时效温度为400
‑
500℃，时效时间为2
‑
5h，得到CuW
‑
CuCr整体电触头。
[0016]进一步地，所述步骤S1中钨粉的粒径为1
‑
10μm，所述预处理步骤为：将钨粉与石墨烯混合，石墨烯的质量为钨粉的0.05
‑
0.2％，随后抽真空并升温至480
‑
550℃进行还原处理1
‑
2h，退火随炉冷却，得到预处理后的钨粉。
[0017]更进一步地，所述石墨烯的粒径为0.5
‑
10μm，能够有效降低钨粉中的氧含量。
[0018]进一步地，所述步骤S2中CuCr中间合金的具体制备方法为：
[0019]S2
‑
1：将粒径为10
‑
100μm的铜粉和铬粉按CuCr0.5
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50％的质量比混合后放入真空还原炉中；
[0020]S2
‑
2：向真空还原炉中通入氮气和氢气的混合气体，其中，氢气的体积含量为5
‑
10％，在550
‑
600℃条件下还原1h，再向真空还原炉中通入氢气，并将温度调节至450
‑
480℃下还原1h，得到还原除氧后的混合粉末；
[0021]S2
‑
3：将还原除氧后的混合粉末放入热等静压炉内，抽真空并压入惰性气体，以12
‑
15℃/min的升温速度升温至1050
‑
1075℃，将保压压力维持在120
‑
130MPa，持续1
‑
2h，随后保持压力在90
‑
95MPa的条件下自然冷却至室温，得到CuCr中间合金，通过该方法能够有效去除铜铬混合粉末中的氧含量，同时避免因氢气密度过低导致氢气沿炉壁流出，确保了氢气与粉末充分接触，使反应更加充分，氧含量去除较为彻底。
[0022]进一步地，所述步骤S1中得到的钨坯块置于真空中保存，步骤S2中制备的CuCr中间合金置于真空中保存，在将钨坯块和CuCr中间合金转移至真空烧结炉的过程中始终保持真空状态，避免在整体烧结熔渗前发生再次氧化的现象。
[0023]进一步地，所述步骤S3中气氛保护气体为氩气或氮气。
[0024]本专利技术的有益效果是：
[0025](1)本专利技术的CuW
‑
CuCr整体电触头通过合理的配比调整Cr元素在CuCr导电端中的含量从而使CuW
‑
CuCr整体电触头中Cr的含量极低，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超低铬含量CuW
‑
CuCr整体电触头，其特征在于，所述电触头包括CuW耐弧端与CuCr导电端，所述CuW耐弧端中W的质量含量为50
‑
85％，余量为铜及不可避免的杂质，Cr的质量含量为CuCr导电端的0.05
‑
0.2％。2.根据权利要求1所述的一种超低铬含量CuW
‑
CuCr整体电触头，其特征在于，所述CuCr导电端由纯铜和CuCr中间合金熔融而成，所述CuCr中间合金中Cr的质量含量为0.5
‑
50％。3.如权利要求1或2所述的一种超低铬含量CuW
‑
CuCr整体电触头的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1预制钨坯块：称取钨粉进行预处理，将预处理后的钨粉压制成密度为6
‑
13.5g/cm3的钨坯块；S2预制CuCr中间合金：称取铜粉和铬粉混合后使用热等静压得到CuCr中间合金；S3整体烧结熔渗：将预制的钨坯块放入真空烧结炉中，再放入纯铜块和预制的CuCr中间合金，在真空或气氛保护条件下加温熔渗1
‑
6h，加热温度为1250
‑
1400℃，得到CuW
‑
CuCr合金；S4固溶、时效处理：固溶温度为950
‑
1000℃，固溶时间为1
‑
2h，时效温度为400
‑
500℃，时效时间为2
‑
5h，得到CuW
‑
CuCr整体电触头。4.根据权利要求3所述的一种超低铬含量CuW
‑
CuCr整体电触头的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中钨粉的粒径为1
‑
10μm，所述预处理步骤为：将钨粉与石墨烯混合，石墨烯的质量为钨粉的0.05
‑
0.2％，随后抽真空并升温至480
‑
550℃进行还...

【专利技术属性】
技术研发人员：周兴，康迪，赵俊，周宁，杨瑞，刘萍，
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：