一种铜铬合金的制备方法技术

本发明专利技术一种铜铬合金的制备方法，属于合金材料制备技术领域。以55%的CuO，Cr2O3，Al粉为主要原料，添加MgSO4和CaF2。采用物料叠层自蔓延反应工艺，A层为CuO，Cr2O3，Al粉和CaF2的混合物料，添加在反应模具底层，B层为MgSO4，Al和CaF2的混合物，添加在A层物料之上，引火剂添加在B层物料之上。采用铝热还原法获得CuCr合金。本发明专利技术涉及原料来源广泛，生产成本低廉，操作方法简单，产品质量大大提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种合金的制备方法，尤其是涉及，属于合金材料制备

技术介绍
铜铬合金具有强度和硬度高、导热性和导电性良好以及抗腐蚀性强等优点，广泛应用于制备电阻电极、触头材料等要求高导电率，高强度的领域，尤其是在大功率真空高压开关中，铜铬合金更是显示出广阔的应用前景。为满足铜铬合金的广泛需求，国内外相关企业以及专业人士对铜铬合金的制备工艺进行了大量的试验和研究工作，取得了一定的进展。如专利技术名称为一种低氧低夹杂物铜铬合金触头的生产方法，申请号为200310105130.3的专利公开了一种真空感应熔炼和真空电渣重熔双联技术生产铜铬合金的方法，通过真空感应熔炼技术制成低氧含量的铜铬合金电极棒，再利用真空电渣重熔进一步降低铜铬合金中的夹杂物。此方法制备的铜铬合金气体含量低，组织致密，成分均匀，纯净度高，但所采用的自耗电极棒采用高纯的金属粉末制备而成，且需要结构复杂的真空系统和直流电弧电源，工艺复杂，生产成本高。专利技术名称为喷射沉积制造铜/铜铬合金复合触头材料的方法，申请号为201210153453.9的专利提出利用喷射沉积法在预处理后的纯铜基体上形成与铜基体牢固结合的Cu-Cr合金层。此方法制备的铜铬合金复合材料由于心部为纯铜，当表层磨损后，心部的磨损将加剧，并且此方法实施过程需要抽真空，氩气 保护，以及合金熔液的粉碎，雾化，沉积等过程，工艺周期较长，生产成本较高。近年来，基于自蔓延高温合成技术的铜铬合金的制备工艺也成为研究热点，这是由于该技术是利用反应物之间高的化学反应热的自加热和自传导作用来合成材料，当反应物一旦被引燃，便会自动向尚未反应的区域传播，直至反应完全，是制备无机化合物高温材料的一种新方法。自蔓延高温合成铜铬合金所需的原料成本低，能充分利用体系的化学能以达到节能要求，其设备简单，工艺流程短，因而在研究高性能的触头材料领域得到越来越高的重视。但自蔓延高温合成技术明显的不足在于由于操作过程热量散失严重，所制备的合金材料多为疏松开裂状态，气孔数量多，偏析严重，故一般需要进行后续处理。专利技术名称为铝热还原-电磁铸造法制备铜铬合金触头材料，申请号为200510047309.7的专利利用铝热还原反应获得金属熔液，在电磁场搅拌下进行金渣分离，并采用循环水冷冷却高温合金熔体，此方法原料成本低，工艺相对简单，但反应热量散失严重，且实验装置需要附之以机械传动结构，需要额外提供动力源。专利技术名称为自蔓延熔铸-电渣重熔制备CuCr合金触头材料的方法，申请号为200710011613.5的专利通过对自蔓延熔铸工艺获得的CuCr合金的自耗电极棒进行重熔精炼，并强制水冷得到CuCr合金铸锭。电渣重熔过程的重熔电流，操作温度等工艺参数要求较高，对实验设备的要求也相对较高，而且能耗高，不能有效满足节能要求。基于上述技术的缺陷，专利技术人欲提供一种设备简单，操作安全，成本低廉的基于自蔓延技术的铜铬合金的制备方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种设备简单，成本低廉的铜铬合金的制备方法。为达到以上目的，本专利技术所采用的技术方案是: ，采用物料叠层自蔓延反应工艺，具体包括以下步骤: 1)对装料模具和成型模具进行组装，装料模具底部有一小孔与成型模具连通，将挡片放入装料模具底部； 2)准备A层物料，A层物料中成分和重量份为: 55%氧化铜50 70，三氧化二铬10 25，铝粉10 20，氟化钙2 3，目数皆为100 300目，搅拌均匀，添加到装料模具中，压平压实； 3)准备B层物料，B层物料中成分和重量份为: 硫酸镁1.5 5，铝粉I 3，氟化钙0.3 0.8，目数皆为200 400目，搅拌均匀，添加到到A层物料之上，压平压实； 4)在B层物料之上撒上引火剂，点火，待石墨模具中的挡片熔化后，高温液态金属由装料模具底部小孔流入到成型模具中，生成的铜铬合金自然冷却到常温取出。在装料模具和成型模具组装后，装料前对模具进行预热，可以驱除模具上的水汽。一般预热到20(T300°C，维 持5 15分钟足矣。所述A层物料和B层物料通过混料机搅拌均匀。为了便于散热，提高操作的安全性，混料机采取间断操作的工作方式，比如混料约15秒，停机约10秒，如此反复。所述的55%氧化铜是指含55wt%Cu0,其余为未氧化的Cu。所述挡片是铜箔。 所述引火剂的成分是火药。 本专利技术方法涉及三种铝热反应，分别为铝和氧化铜反应置换出铜，铝和三氧化二铬反应置换出铬，铝和硫酸镁反应作为热源补给热量，减少热量散失，提供造渣和隔绝空气的双重作用，减少气孔数量，提高操作安全性。造渣剂主要包括原料中的CaF2以及硫酸镁铝热反应产生的硫化物和氧化物。所述的铝粉为还原剂，氧化铜，三氧化二铬和硫酸镁均为氧化剂。本专利技术具有如下的有益效果: 1.方法设备简单。本专利技术的方法为简单的铝热反应，主要步骤为称取原料、混料、装料、点火，操作简单；制备设备主要为装料的石墨模具和成型模具，不需要熔炼炉等大型的设备。2.原料来源广，成本低廉。该制备方法的成本主要为原料费用，不需要电力等能源的消耗，且原料来源广泛，成本低廉。3.反应平稳，安全可控性好。采用铝和硫酸镁反应作为补充能源，不仅使反应具有充足的热量，减少热量散失，而且使得该反应平稳，提高实验过程的安全性。4.产品质量好。高温液态金属从装料模具中流入成型模，金渣强制分离；且铝和硫酸镁反应生成的硫化物可提供造渣和隔绝空气的双层保护，大大降低合金的气孔数量，提高合金致密度。附图说明图1为反应装置示意图。包括挡片(4)，装料模具(5)和成型模具(6)。物料添加采用叠层添加，从下到上依次为A层物料(3)，B层物料(2)和引火剂(I)。图2为实施例三制备的CuCr合金的二次电子像。图3为能量分散谱仪(EDS,Energy Dispersive Spectroscopy )测出的实施例三制备的CuCr合金的能谱曲线。具体实施例方式实施例一: 对装料的石墨模具和成型模具进行清洁处理并组装，将挡片放入石墨模具底部，之后预热模具，预热温度为200-300°C，预热时间为15分钟左右。称取原料，其中铝粉(200目)，三氧化二铬(200目)和55%氧化铜(100目)均为工业级。硫酸镁(MgSO4)不仅可以提供热量，同时具有造渣效果，造渣剂选为氟化钙(CaF2);原料重量配比为(Wt%):本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铜铬合金的制备方法，其特征在于：采用以下步骤：?1）对装料模具和成型模具进行组装，装料模具底部有一小孔与成型模具连通，将挡片放入装料模具底部；2）准备A层物料，A层物料中成分和重量份为：55%氧化铜50~70，三氧化二铬10~25，铝粉10~20，氟化钙2~3，目数皆为100~300目，搅拌均匀，添加到装料模具中，压平压实；3）准备B层物料，B层物料中成分和重量份为：硫酸镁1.5~5，铝粉1~3，氟化钙0.3~0.8，目数皆为200~400目，搅拌均匀，添加到到A层物料之上，压平压实；4）在B层物料之上撒上引火剂，点火，待石墨模具中的挡片熔化后，高温液态金属由装料模具底部小孔流入到成型模具中，生成的铜铬合金自然冷却到常温取出。

【技术特征摘要】
1.一种铜铬合金的制备方法，其特征在于:采用以下步骤: I)对装料模具和成型模具进行组装，装料模具底部有一小孔与成型模具连通，将挡片放入装料模具底部； 2)准备A层物料，A层物料中成分和重量份为: 55%氧化铜50 70，三氧化二铬10 25，铝粉10 20，氟化钙2 3，目数皆为100 300目，搅拌均匀，添加到装料模具中，压平压实； 3)准备B层物料，B层物料中成分和重量份为: 硫酸镁1.5 5，铝粉I 3，氟化钙0.3 0.8，目数皆为200 400目，搅拌均匀，添加到到A层物料之上，压平压实； 4)在B层物料之上撒上引火剂，点火，待石墨模具中的挡片熔化后，高温液态金属由装料模具底部小...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国栋，杨辉，胡玉华，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：