一种陶瓷改性的铜钨合金电触头材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种陶瓷改性的铜钨合金电触头材料的制备方法，属于电触头制造技术领域。首先将钨粉、陶瓷原料和助剂混匀后，烧结，得钨骨架；然后对钨骨架进行铜的熔渗处理。加入陶瓷原料和助剂，可以得到组织更均匀、晶粒更细小的钨骨架，在进行铜的熔渗操作时，更有利于铜的熔渗；采用本发明专利技术的方法得到的铜钨合金电触头材料，具有较高的密度、硬度和抗弯强度，热稳定性良好、抗电烧蚀性能优异，综合性能良好，可满足实际生产需求。可满足实际生产需求。

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷改性的铜钨合金电触头材料的制备方法


[0001]本专利技术属于电触头制造
，具体涉及一种陶瓷改性的铜钨合金电触头材料的制备方法。

技术介绍

[0002]铜钨合金电触头广泛用于高压断路器上，起到电流的接通和断开作用，铜钨合金电触头中，铜和钨之间形成了既不互溶又不属于金属间化合物的两相组织，又称为假合金。铜钨合金在燃弧时，熔点较低的铜会首先熔化，并在电弧的高温作用下蒸发并带走大量的热量，促进钨骨架的快速冷却，并使铜钨合金电触头具有优异的开断性能。铜钨合金电触头在开闭的过程中会出现复杂的现象，因此行业内对铜钨合金电触头的物化性能、电学和机械性能等都有着较高的要求。
[0003]铜钨合金中，钨的熔点较高，可形成难熔的骨架，低熔点的铜填充于难熔的钨骨架中，钨骨架的孔隙率、孔洞尺寸、以及孔洞分布的均匀性决定了铜是否能够均匀地填充于钨骨架中，得到组织均匀的铜钨合金材料。由组织均匀的铜钨合金材料制得的铜钨合金触头的综合性能优异，更能满足实际的使用需求。
[0004]例如中国专利技术专利CN103526060A(一种铜钨合金的快速制备方法)中，将铜粉和钨粉球磨混匀后压块，然后装入莫来石坩埚内，并在坯块周围布满铜粉，采用微波进行烧结，然后自然冷却，得到铜钨合金。然而该技术手段是将铜粉和钨粉同时进行烧结，在烧结过程中，低熔点的铜会发生熔化变为液体，而高熔点的钨仍为固体，液体铜的流动会影响烧结产物的组织均匀性，进而影响产物的性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种陶瓷改性的铜钨合金电触头材料的制备方法，以解决上述
技术介绍
中的技术问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术公开了一种陶瓷改性的铜钨合金电触头材料的制备方法，首先将钨粉、陶瓷原料和助剂混匀后，烧结，得钨骨架；然后对钨骨架进行铜的熔渗处理。
[0007]进一步的，所述陶瓷原料为导电陶瓷原料，包括碳化硅、氮化钛、氧化锆、二硅化钼中的一种或几种的混合物。
[0008]进一步的，所述助剂包括氧化物助剂和/或碳化物助剂；所述氧化物助剂包括氧化铝、氧化镁、氧化钇中的一种或几种的混合物，所述碳化物助剂包括碳化锆、碳化钛中的一种或几种的混合物。
[0009]进一步的，按照质量份数计，所述钨粉为50
‑
90份，所述陶瓷原料为0.1
‑
0.7份，所述助剂为0.01
‑
0.3份。
[0010]进一步的，所述钨粉包括第一钨粉和第二钨粉，其中第一钨粉的粒径为3
‑
15μm，第二钨粉的粒径为20
‑
80nm，所述第一钨粉和第二钨粉的质量比为1:0.5
‑
1.5。
[0011]进一步的，所述烧结过程在真空、氮气、氩气或氢气氛围下进行。
[0012]进一步的，所述烧结过程中，烧结温度为1300
‑
1600℃，升温速率为2
‑
10℃/min，烧结时间为1
‑
6h。
[0013]进一步的，所述熔渗过程中，将钨骨架、铜分别置于坩埚内，进行熔渗处理；其中铜为铜粉，铜粉的粒径为10
‑
50μm，纯度≧99.8％。
[0014]进一步的，所述熔渗过程在真空或氢气氛围下进行。
[0015]进一步的，所述熔渗过程中，熔渗温度为1100
‑
1500℃，熔渗时间为2
‑
8h。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的陶瓷改性的铜钨合金电触头材料的制备方法具有以下有益效果：
[0017](1)本专利技术中，在钨粉中加入陶瓷原料，在高温下共同烧结，得到钨骨架，相对于传统的钨骨架，钨骨架的孔隙率更高、孔径更细小，有利于铜的熔渗，并进而得到组织更均匀的铜钨合金电触头材料。
[0018](2)本专利技术中，在烧结过程中加入助剂，助剂的存在可以阻止烧结过程出现晶型转变，抑制晶粒异常长大，使烧结过程加速，并使钨骨架内的晶粒尺寸更均匀、更细小，可进一步提高钨骨架的组织均匀性。
[0019](3)本专利技术中，选用粒度不同的两种钨粉作为原料，弥补了单独采用一种较粗或较细钨粉烧结得到的铜钨合金电触头材料抗电弧烧蚀性能差的缺陷，提高了铜钨合金电触头材料的电性能。
[0020](4)本专利技术中得到的铜钨合金电触头材料中，还含有陶瓷材料成分，因此赋予了最终产品较高的机械强度，以及优异的热稳定性。
具体实施方式
[0021]下面将结合具体实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限定本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。
[0022]一种陶瓷改性的铜钨合金电触头材料的制备方法，包括如下步骤：
[0023](1)烧结：按照质量份数计，将50
‑
90份钨粉、0.1
‑
0.7份陶瓷原料、0.01
‑
0.3份助剂加入混料机中，搅拌混合均匀，压坯，烧结，得钨骨架；
[0024](2)熔渗：对钨骨架进行铜的熔渗处理。
[0025]步骤(1)中，钨粉中包括第一钨粉和第二钨粉，其中第一钨粉的粒径为3
‑
15μm，第二钨粉的粒径为20
‑
80nm，且第一钨粉和第二钨粉的质量比为1:0.5
‑
1.5；
[0026]陶瓷原料为导电陶瓷原料，包括碳化硅、氮化钛、氧化锆、二硅化钼中的一种或几种的混合物；
[0027]助剂包括氧化物助剂和/或碳化物助剂；其中氧化物助剂包括氧化铝、氧化镁、氧化钇中的一种或几种的混合物，所述碳化物助剂包括碳化锆、碳化钛中的一种或几种的混合物；上述助剂的粒径为1
‑
5μm。
[0028]步骤(1)的烧结过程在真空、氮气、氩气或氢气氛围下进行。烧结过程中，烧结温度为1300
‑
1600℃，升温速率为2
‑
10℃/min，烧结时间为1
‑
6h。
[0029]钨粉是烧结步骤的主要基材，钨粉经过高温烧结后，在其内部形成大量的贯通孔
道，尺寸粒径不同的第一钨粉和第二钨粉经过烧结，形成了双尺度晶粒分布的钨骨架；钨粉尺寸不同，因此得到的钨骨架中金属晶粒的尺寸也不同，尺寸较小的细晶分布于尺寸较大的粗晶中，可作为增韧体，提高钨骨架的机械强度和硬度。
[0030]导电陶瓷原料经过烧结后形成导电陶瓷，导电陶瓷中存在尺寸相对较大的孔隙，与第一钨粉和第二钨粉烧结形成的钨骨架中的孔隙形成更多层次的孔结构，有利于铜的快速熔渗；同时导电陶瓷具有陶瓷材料自身的高硬度和高强度性能，因此最终得到的铜钨合金电触头材料也具有更高的硬度和强度。
[0031]助剂包括氧化物和/或碳化物，氧化物助剂能够与烧结物形成固溶体，可降低烧结温度、加快烧结速度、阻止晶型转变并抑制晶粒长大；碳化物助剂主要可抑制晶粒长大，防止二次结晶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷改性的铜钨合金电触头材料的制备方法，其特征在于，首先将钨粉、陶瓷原料和助剂混匀后，烧结，得钨骨架；然后对钨骨架进行铜的熔渗处理。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述陶瓷原料为导电陶瓷原料，包括碳化硅、氮化钛、氧化锆、二硅化钼中的一种或几种的混合物。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述助剂包括氧化物助剂和/或碳化物助剂；所述氧化物助剂包括氧化铝、氧化镁、氧化钇中的一种或几种的混合物，所述碳化物助剂包括碳化锆、碳化钛中的一种或几种的混合物。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：按照质量份数计，所述钨粉为50
‑
90份，所述陶瓷原料为0.1
‑
0.7份，所述助剂为0.01
‑
0.3份。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述钨粉包括第一钨粉和第二钨粉，其中第一钨粉的粒径为3
‑
15μm，第二钨粉的粒径为20
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨玉才，金一晨，张宇成，杨晨辰，
申请(专利权)人：苏州市希尔孚新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：