铜铬碲合金及其制备方法、应用技术

本发明专利技术公开了一种铜铬碲合金及其制备方法、应用。该制备方法包括如下步骤：原料包括铜源、铬源和碲源，所述铜源中的Cu元素的质量百分比为50

【技术实现步骤摘要】
铜铬碲合金及其制备方法、应用


[0001]本专利技术涉及一种铜铬碲合金及其制备方法、应用。

技术介绍

[0002]触头材料(contact material)是用于开关、继电器、电气连接及电气接插元件的电接触材料，又称电触头材料，一般分强电用触头材料和弱电用触头材料两种。铜铬合金因具有较好的耐电压强度和良好的开断电流能力，通常可作为触头材料被广泛应用。其制备方法包括真空自耗电弧熔炼法。
[0003]现有真空自耗电弧熔炼工艺制备铜铬自耗电极棒触头材料的工艺流程一般包括：铜粉+铬粉称重—粉末混合—冷等静压—真空烧结—电弧熔炼，其中铜粉和铬粉分别采用电解法和铝热法制备得出，在粉末混合前按照一定的配比对铬粉和铜粉称重并在混料机中混合，随后再冷等静压和真空烧结制备出自耗电极棒。随后将制备完成的电极棒在真空自耗电弧熔炼炉中利用高温电弧作用熔化并滴入结晶器中进行快速冷却，在熔液冷却过程中电磁搅拌力作用使得铬在铜基体上均匀分布，虽均匀分布的显微组织有利于提高触头材料的耐电压和开断能力等性能，但材料抗熔焊性不佳。
[0004]例如：中国专利技术专利申请(公布号CN106350683A)涉及一种利用真空自耗电弧熔炼制备CuCr触头材料的方法，选取合格的Cu粉和Cr粉按照比例进行混合，利用冷等静压压制成棒料，经烧结后进行自耗熔炼成合金铸锭。在高温电弧的作用之下，自耗电极快速均匀的发生层状消熔并滴到水冷结晶器底部，配合结晶器外围快速的冷却速率实现CuCr(25％
‑
40％)合金铸锭的凝固，故得到均匀细小的CuCr合金组织。利用真空自耗电弧熔炼法制备Cr含量在25％
‑
40％(wt)的CuCr电触头材料，材料无气孔、疏松、夹杂、无Cu、Cr富集等宏观微观缺陷，并且Cu、Cr显微组织结构小于30um。采用铜粉和铬粉混合+冷等静压+真空烧结脱气+真空自耗电弧熔炼工艺制备的铜铬系列触头材料显微组织细小均匀，材料的抗拉强度较高，但材料抗熔焊性不佳。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中制备铜铬合金触头材料难以同时兼顾组织均匀和良好的抗熔焊性能的缺陷，提供一种铜铬碲合金及其制备方法、应用。本专利技术采用真空自耗电弧熔炼的方法制备的铜铬碲合金组织均匀、具有高抗熔焊性能。
[0006]本专利技术在研发过程中，专利技术人发现真空自耗电弧熔炼工艺制备中，低熔点元素Te在高温电弧作用下容易挥发，难以满足铸锭中Te残余量的要求，从而无法有效改善合金的抗熔焊性能。通过添加Te，冷等静压成型，再进行真空烧结脱气和电弧熔炼，结合过程中保护气体的控制等各步骤的结合，降低了在熔炼过程中的Te挥发。
[0007]本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题。
[0008]一种铜铬碲合金的制备方法，其包括如下步骤：
[0009]原料包括铜源、铬源和碲源，所述铜源中的Cu元素的质量百分比为50
‑
99％，所述
铬源中的Cr元素的质量百分比为1
‑
50％，所述碲源中的Te元素的质量百分比为0.005
‑
0.6％但不含0.6％，其中，所述质量百分比是指各元素的质量占所述铜源中的Cu元素和所述铬源中的Cr元素的质量总和的质量百分比；
[0010]将所述原料经冷等静压压制成型，真空烧结，真空自耗电弧熔炼，即得；其中，
[0011]所述冷等静压压制成型的步骤中，压力为260
‑
300Mpa，保压时间为5
‑
15min；
[0012]所述真空烧结的步骤在保护气体条件下进行，所述真空烧结的温度为750℃
‑
1050℃，所述真空烧结的时间为26
‑
32h；
[0013]所述真空自耗电弧熔炼的步骤中，熔炼电流为1.5
‑
5KA，电弧电压为22
‑
30V。
[0014]本专利技术中，所述铜源可为本领域常规的铜源，较佳地为铜单质。
[0015]本专利技术中，所述铜源的形态较佳地为粉末态。
[0016]本专利技术中，所述铬源可为本领域常规的铬源，较佳地为铬单质。
[0017]本专利技术中，所述铬源的形态较佳地为粉末态。
[0018]本专利技术中，所述碲源可为本领域常规的碲源，较佳地为碲单质或铜碲合金，所述铜碲合金可为CuTe10合金。
[0019]其中，所述CuTe10合金一般是指Te元素的质量占CuTe10合金的质量的百分比为10％。
[0020]本专利技术中，所述碲源的形态较佳地为粉末态。
[0021]本专利技术中，所述铜源中的Cu元素的质量百分比较佳地为50
‑
70％，例如为55
‑
65％，再例如59.4％或59.5％，所述质量百分比是指所述铜源中的Cu元素的质量占所述铜源中的Cu元素和所述铬源中的Cr元素的质量总和的质量百分比。
[0022]本专利技术中，所述铬源中的Cr元素的质量百分比较佳地为25
‑
50％，更佳地为40.5％，所述质量百分比是指所述铬源中的Cr元素的质量占所述铜源中的Cu元素和所述铬源中的Cr元素的质量总和的质量百分比。
[0023]本专利技术中，所述碲源中的Te元素的质量百分比较佳地为0.005
‑
0.1％，例如0.01％、0.05％或0.08％，所述质量百分比是指所述碲源中的Te元素的质量占所述铜源中的Cu元素和所述铬源中的Cr元素的质量总和的质量百分比。
[0024]本专利技术中，所述冷等静压压制成型的压力较佳地为270
‑
280MPa。
[0025]本专利技术中，所述冷等静压压制成型的保压时间较佳地为5
‑
15min，例如8或10min。
[0026]本专利技术中，所述冷等静压压制成型后制得的物料的形状较佳地为棒状，所述棒状的长度L较佳地为750
‑
850mm，例如800或850mm；所述棒状的外径较佳地为68
‑
75mm，例如70mm或75mm。
[0027]本专利技术中，所述冷等静压压制成型采用的设备可为本领域常规的冷等静压压制成型的设备，例如冷等静压机。所述冷等静压压制成型的设备较佳地包括可收缩钢护套。以确保压制后物料的竖直度，防止在后续熔炼过程中因为物料弯曲而出现物料和结晶器之间放电的现象。
[0028]本专利技术中，所述真空烧结的温度可为800℃
‑
1020℃，例如900℃、1000℃或1020℃。本专利技术中，所述真空烧结的时间较佳地为28
‑
30h。
[0029]本专利技术中，较佳地，所述真空烧结的步骤中，在升温至所述真空烧结的温度之前，在300℃下将物料保温2h，以确保对物料充分脱气。
[0030]本专利技术中，较佳地，所述真空烧结的步骤中，所述保护气体的充入时机为在温度为750
‑
800℃时充入，更佳地为在750℃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜铬碲合金的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：原料包括铜源、铬源和碲源，所述铜源中的Cu元素的质量百分比为50
‑
99％，所述铬源中的Cr元素的质量百分比为1
‑
50％，所述碲源中的Te元素的质量百分比为0.005
‑
0.6％但不含0.6％，其中，所述质量百分比是指各元素的质量占所述铜源中的Cu元素和所述铬源中的Cr元素的质量总和的质量百分比；将所述原料经冷等静压压制成型，真空烧结，真空自耗电弧熔炼，即得；其中，所述冷等静压压制成型的步骤中，压力为260
‑
300Mpa，保压时间为5
‑
15min；所述真空烧结的步骤在保护气体条件下进行，所述真空烧结的温度为750℃
‑
1050℃，所述真空烧结的时间为26
‑
32h；所述真空自耗电弧熔炼的步骤中，熔炼电流为1.5
‑
5KA，电弧电压为22
‑
30V。2.如权利要求1所述的铜铬碲合金的制备方法，其特征在于，所述铜源为铜单质；和/或，所述铜源的形态为粉末态；和/或，所述铬源为铬单质；和/或，所述铬源的形态为粉末态；和/或，所述碲源为碲单质或铜碲合金；和/或，所述碲源的形态为粉末态；和/或，所述铜源中的Cu元素的质量百分比为50
‑
70％，所述质量百分比是指所述铜源中的Cu元素的质量占所述铜源中的Cu元素和所述铬源中的Cr元素的质量总和的质量百分比；和/或，所述铬源中的Cr元素的质量百分比为25
‑
50％，所述质量百分比是指所述铬源中的Cr元素的质量占所述铜源中的Cu元素和所述铬源中的Cr元素的质量总和的质量百分比；和/或，所述碲源中的Te元素的质量百分比为0.005
‑
0.1％，所述质量百分比是指所述碲源中的Te元素的质量占所述铜源中的Cu元素和所述铬源中的Cr元素的质量总和的质量百分比；和/或，所述冷等静压压制成型的压力为270
‑
280MPa；和/或，所述冷等静压压制成型的保压时间为5
‑
15min；和/或，所述冷等静压压制成型后制得的物料的形状为棒状；和/或，所述冷等静压压制成型的设备包括可收缩钢护套；和/或，所述真空烧结的步骤中，所述保护气体为惰性气体；和/或，所述真空烧结的温度为800℃
‑
1020℃；和/或，所述真空烧结的时间为28
‑
30h；和/或，所述真空烧结的步骤中，在升温至所述真空烧结的温度之前，在300℃下将物料保温2h；和/或，所述真空烧结的步骤中，所述保护气体的充入时机为在温度为750
‑
800℃时充入；和/或，所述真空烧结的步骤中，所述保护气体的压力为8800
‑
9000Pa；和/或，所述电弧熔炼的熔炼电流为3
‑
3.7KA；和/或，所述电弧熔炼的电弧电压为24.5
‑
24.6V。
3.如权利要求2所述的铜铬碲合金的制备方法，其特征在于，所述铜碲合金为铜碲10合金；和/或，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，王文斌，张石松，王小军，屈晓鹏，刘凯，师晓云，
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：