一种真空灭弧室用铜铬合金屏蔽罩的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种真空灭弧室用铜铬合金屏蔽罩的制作方法，包括以下步骤：S01，配料：选择铜粉和铬粉作为原材料，按照重量百分比，铬粉的含量占比为5

【技术实现步骤摘要】
一种真空灭弧室用铜铬合金屏蔽罩的制作方法


[0001]本申请涉及屏蔽罩制造方法
，尤其涉及一种真空灭弧室用铜铬合金屏蔽罩的制作方法。

技术介绍

[0002]开发高可靠、大容量的小型化真空灭弧室成为电气开关设备未来的发展方向。屏蔽罩广泛应用于真空灭弧室，是灭弧室小型化的核心部件之一，其作用包括：一是防止触头在燃弧过程中产生的金属蒸汽和液滴造成灭弧室外壳绝缘强度下降；二是改善真空灭弧室内部的电场分布，有利于真空灭弧室的小型化；三是冷凝电弧生成物，增加开断容量。铜铬合金具有耐高温、耐电压冲击等特点，能更好的冷凝电弧生成物，提高真空灭弧室使用寿命和真空开关的开断能力。此外，铜铬合金吸气能力强，能保持真空灭弧室内部真空度，且能抗电弧侵蚀，是目前真空灭弧室小型化过程中综合性能最好的屏蔽罩材料。
[0003]目前，工业上铜铬屏蔽罩制备工艺主要有两种，一种是真空熔铸，其原料利用率低并且生产流程长；另一种是铜铬混粉、烧结，但其压制效率低、致密度很难提高且成分不均匀。因此，基于上述原因，需要开发一种原料利用率高，致密度高，流程简单成本低的技术方法。

技术实现思路

[0004]基于现有技术中铜铬屏蔽罩生产存在的问题，本专利技术提供了一种真空灭弧室用铜铬合金屏蔽罩的制作方法，原料利用率高，致密度高，生产效率高。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案。
[0006]一种真空灭弧室用铜铬合金屏蔽罩的制作方法，其特征是，包括以下步骤：S01，配料：选择铜粉和铬粉作为原材料，按照重量百分比，铬粉的含量占比为5
‑
50%；S02，混粉：将配比好的铜粉和铬粉装入球磨机中，球磨混粉得到混合粉；S03，冷等静压：将混合粉装入带芯棒的模具内进行冷等静压，得到CuCr合金管；S04，定向凝固：将CuCr合金管装入陶瓷套管内感应加热熔化进行定向凝固，获得定向凝固CuCr合金管；S05，精加工：将定向凝固获得的CuCr合金管按所需长度切割成多件产品，按图纸精加工即可获得成品。
[0007]本申请通过冷等静压得到铜铬合金管，通过对铜铬合金管进行定向凝固得到足够强度和密度的合用管材，再通过精加工获得屏蔽罩，原料利用率高，致密度高，生产效率高。
[0008]作为优选，在步骤S01中，所述铜粉为电解铜粉或雾化铜粉，粒径为25
‑
250μm，纯度≥99.5%，氧含量小于1500ppm，氮含量小于100ppm；所述铬粉为铝热法铬粉，粒径为25
‑
250μm，纯度≥99.7%，氧含量小于1000ppm，氮含量小于100ppm。
[0009]作为优选，在步骤S01中，铜粉经过350
‑
450℃氢气还原。
[0010]作为优选，步骤S01中，铜粉和铬粉的粉末形貌为树状形或球形。
[0011]作为优选，在步骤S02中，球料比为1:1
‑
1:2，球磨时间6
‑
24h，球磨时使用氮气或氩气保护。
[0012]作为优选，在步骤S03中，冷等静压压力为100
‑
500MPa，保压时间1
‑
20min。
[0013]作为优选，在步骤S04中，采用定向凝固设备，定向凝固设备包括加热炉和位于加热炉内的加热电极，加热炉外侧包覆设置的保温层和隔热层，加热电极内部设有套装的陶瓷管和陶瓷棒，加热电极和陶瓷棒之间形成加热区，定向凝固设备还包括用于为加热区提供磁场的超导磁体；陶瓷棒固定连接一拉机上的拉杆，隔热层外侧设有包覆拉杆的冷却池；加热区内抽真空或惰性气体保护。定向凝固设备通过陶瓷棒套设静等冷压成型的铜铬合金管，通过加热电机加热，通过超导磁体提供定向磁场，实现熔化位置的定向凝固，同时因为抽真空或惰性气体的保护，从而获得致密度高、晶粒细小、机械强度高的铜铬屏蔽罩。
[0014]作为优选，冷却池内装有镓铟锡液态金属。可以加大冷却强度，提高温度梯度，同时感应加热可以促进液相搅拌。
[0015]作为优选，步骤S04中，定向凝固包括以下步骤：A01，将等静压CuCr合金管放入丙酮中超声波清洗，酒精擦拭后烘干备用；A02，将清洗过的CuCr合金管封装在陶瓷管内，在CuCr合金管内插入陶瓷棒，陶瓷棒固定在拉杆上；A03，将加热炉、拉杆及冷却池装配好并一起放入磁场中，并调整样品高度，使样品熔区/未熔区位于稳恒磁场中心；A04，向炉内通入一段时间惰性气体后启动感应加热系统，提升到1600
‑
1900℃，保温10
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60分钟，保证母合金和部分籽晶充分熔化；A05，打开拉机，以一定的拉速抽拉拉杆，使合金液依次凝固，制得所需产品。
[0016]作为优选，在步骤S04中，定向凝固拉速为拉速为500
‑
5000μm/s。较高拉速可以提高凝固速度，避免出现铜铬偏析及晶粒粗大的现象。
[0017]作为优选，步骤S04中，对熔区或未熔区施加强磁场，强度为0
‑
1T。能够加强液相混合，促进成分均匀，减小枝晶间距，同时改善晶粒取向，促进组织定向排列，提高产品性能。
[0018]本专利技术具有如下有益效果： 1)本专利技术生产出的CuCr屏蔽罩致密度高，晶粒细小，基本无夹杂，机械强度高；2)生产流程短，无需挤压、整形等加工步骤，生产效率高；3)屏蔽罩后续加工余量小，节省原料，生产成本低；4)屏蔽罩气体含量低，抗烧蚀，耐压强度高。
附图说明
[0019]图1是本专利技术的制备方法流程图。
[0020]图2是本专利技术成型的铜铬合金屏蔽罩的结构示意图。
[0021]图3是本专利技术中所用定向凝固设备的机构原理图。
[0022]图中：超导磁体1、保温层2、加热电极3、陶瓷棒4、CuCr合金熔化部分5、隔热层6、冷却池7、进水口8、CuCr合金凝固部分9、出水口10、拉杆11、陶瓷管12、铜铬合金屏蔽罩13。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行进一步的阐述。
[0024]实施例1，如图1所示，一种真空灭弧室用铜铬合金屏蔽罩的制备方法，包括以下步骤：S01，配料：选择电解铜粉和铝热法铬粉作为原材料。其中铜粉经过氢气还原，其粒径为60
‑
75μm，纯度≥99.5%，氧含量小于1000ppm，氮含量小于100ppm；铬粉粒径为60
‑
75μm，纯度≥99.7%，氧含量小于800ppm，氮含量小于100ppm。按照重量百分比，铬粉的含量占比为10%。
[0025]S02，混粉：将配比好的铜粉和铬粉装入球磨机中，通入氩气保护，球料比为1:1，球磨时间12h，得到混合粉。
[0026]S03，冷等静压：将混合粉装入带芯棒的模具内进行冷等静压，压力为280MPa，保压时间10min，得到CuCr合金管。
[0027]S04，定向凝固：将CuCr合金管装入陶瓷套管内，向定向凝固炉通入氩气后升温至1800本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种真空灭弧室用铜铬合金屏蔽罩的制作方法，其特征是，包括以下步骤：S01，配料：选择铜粉和铬粉作为原材料，按照重量百分比，铬粉的含量占比为5
‑
50%；S02，混粉：将配比好的铜粉和铬粉装入球磨机中，球磨混粉得到混合粉；S03，冷等静压：将混合粉装入带芯棒的模具内进行冷等静压，得到CuCr合金管；S04，定向凝固：将CuCr合金管装入陶瓷套管内感应加热熔化进行定向凝固，获得定向凝固CuCr合金管；S05，精加工：将定向凝固获得的CuCr合金管按所需长度切割成多件产品，按图纸精加工即可获得成品。2.根据权利要求1所述的一种真空灭弧室用铜铬合金屏蔽罩的制作方法，其特征是，在所述步骤S01中，所述铜粉为电解铜粉或雾化铜粉，粒径为25
‑
250μm，纯度≥99.5%，氧含量小于1500ppm，氮含量小于100ppm；所述铬粉为铝热法铬粉，粒径为25
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250μm，纯度≥99.7%，氧含量小于1000ppm，氮含量小于100ppm。3.根据权利要求1或2所述的一种真空灭弧室用铜铬合金屏蔽罩的制作方法，其特征是，所述在步骤S01中，铜粉经过350
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450℃氢气还原。4.根据权利要求1或2所述的一种真空灭弧室用铜铬合金屏蔽罩的制作方法，其特征是，所述步骤S01中，铜粉和铬粉的粉末形貌为树状形或球形。5.根据权利要求1所述的一种真空灭弧室用铜铬合金屏蔽罩的制作方法，其特征是，所述在步骤S02中，球料比为1:1
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1:2，球磨时间6
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24h，球磨时使用氮气或氩气保护。6.根据权利要求1所述的一种真空灭弧室用铜铬合金屏蔽罩的制作方法，其特征是，所述在步骤S03中，冷等静压...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈华强，骆仁智，陶应啟，余贤旺，王吉应，张原浩，吴云洪，邱小林，
申请(专利权)人：浙江省冶金研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：