一種銅鉻電觸頭材料的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電觸頭材料，具體涉及一種銅鉻電觸頭材料的制備方法。
【背景技術】
[0002] 銅鉻電觸頭材料由于具有優良的導熱導電性能和抗熔焊性能而被廣泛應用在真 空斷路器等電器中。通常來說，銅鉻電觸頭材料的制備方法主要有熔滲法、固相法和電弧法 三種。其中：采用熔滲法和電弧法制備的銅鉻電觸頭密度和硬度高，金相組織比較均勻，而 且還具有良好的電性能，但這兩種方法的工藝比較復雜，工序長，生產成本相對較高；固相 法制備銅鉻電觸頭的方法雖具有生產工藝簡單、成本較低的優點，但由于鉻是脆性相物質， 與銅進行機械混粉時主要分布在銅顆粒之間，使得脆性相鉻與銅顆粒直接接觸，從而影響 材料的性能。因此，如何在保證材料性能及不明顯增加成本的前提下，制備出組織性能優良 的銅絡材料，成為目前研究的難點與熱點。
[0003]
【發明內容】
[0004] 針對現有技術的不足，本發明提供一種新的銅鉻電觸頭材料的制備方法，提出還 原擴散法制備銅鉻電觸頭材料，采用本發明所述方法可以有效減少脆性相鉻與銅的直接接 觸，使所得產品具有優良的性能，同時金相組織更為均勻。
[0005] 本發明所述的銅鉻電觸頭材料的制備方法，包括以下步驟：
[0006] 1)按照所需要制備的銅鉻電觸頭的材料配比計算所需的鉻粉和氧化銅粉末的用 量，稱取備用；
[0007] 2)取氧化銅粉末與鉻粉進行混粉，得到氧化銅鉻混合粉；
[0008] 3)所得氧化銅鉻混合粉等靜壓成型后置于氫氣中還原，得到銅鉻坯錠；
[0009] 4)所得銅鉻坯錠置于氫氣氣體或真空中燒結，得到燒結后的銅鉻坯錠；
[0010] 5)所得燒結后的銅鉻坯錠在氫氣氣氛保護下經熱擠壓加工成棒材，之后再進行機 加工，得到銅鉻電觸頭。
[0011] 本發明采用氧化銅與鉻粉進行混粉，成型后的氧化銅鉻坯錠經還原、燒結、擠壓、 機加工等工序后得到銅鉻電觸頭。由于氧化銅在氫氣氣氛中受熱條件下會發生還原反應， 在這過程中，氧化銅會以鉻為介質還原成銅顆粒，使得一部分銅顆粒通過還原擴散作用吸 附在鉻的表面上，因而可以有效減少脆性相鉻與銅顆粒的直接接觸，改善材料的性能；同 時，還原形成的銅顆粒更加彌散均勻，使得材料的組織也更加彌散均勻。
[0012] 上述制備方法的步驟1)中，所述氧化銅粉末的平均粒度優選為5~8μπι，鉻粉的平 均粒度優選為1 〇~15μηι。
[0013]上述制備方法的步驟2)中，所述氧化銅粉與鉻粉的混粉操作與現有技術相同，通 常是在V型混料器或雙錐混合器進行，優選是在轉速為20~40r/min的條件下攪拌1~4h。
[0014] 上述制備方法的步驟3)中，所述的等靜壓成型的成型壓力通常為100~150MPa;所 述還原的溫度為250~350°C，還原的時間為4~10h。
[0015] 上述制備方法的步驟4)中，所述的燒結操作與現有常規操作相同，具體地，燒結的 溫度為980~1020°C，燒結的時間為4~8h。
[0016] 上述制備方法的步驟5)中，所述的熱擠壓等操作均與現有常規操作相同，具體地， 熱擠壓的溫度通常為880~950°C，擠壓比為10~20。當將銅鉻坯錠熱擠壓加工成棒材時，所 得棒材按現有常規工藝進行機加工等工序后，得到銅鉻電觸頭材料。
[0017]與現有技術相比，本發明的特點在于：
[0018] 1、本發明所述方法中氧化銅在氫氣氣氛中發生還原反應，在這過程中，氧化銅會 以鉻為介質還原形成銅顆粒，使得一部分銅顆粒通過還原擴散作用吸附在鉻的表面上，從 而有效減少脆性相鉻與銅顆粒的直接接觸，進而改善材料的性能。
[0019] 2、因氧化銅發生還原反應時形成的銅顆粒更加彌散均勻，使得材料的組織也更加 彌散均勻，從而具有優良的力學物理性能和加工性能。
[0020] 3、制備方法工藝簡單，適合工業生產。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明實施例1制得的觸頭材料的金相組織圖（500X);
[0022]圖2為本發明實施例2制得的觸頭材料的金相組織圖（500X);
[0023]圖3為本發明實施例3制得的觸頭材料的金相組織圖（500X)。
【具體實施方式】
[0024]下面結合具體實施例對本發明作進一步的詳述，以更好地理解本發明的內容，但 本發明并不限于以下實施例。
[0025] 實施例1
[0026] 1)按照制備10kgCu-20Cr材料配比計算所需的氧化銅(CuO)和絡粉(Cr)用量，稱取 氧化銅粉末(平均粒度為6μηι) 10kg、鉻粉(平均粒度為12μηι) 2kg，備用；；
[0027] 2)將上述氧化銅粉末與鉻粉在雙錐混料器上進行混粉，轉速25r/min，時間3h，得 到氧化銅鉻(CuOCr)混合粉；
[0028] 3)將上述混粉后的氧化銅鉻混合粉在等靜壓機上成型，成型壓力為150MPa，并將 成型后的氧化銅鉻(CuOCr)坯錠置于氫氣(H2)氣氛中以300°C溫度還原8h，得到銅鉻(CuCr) 還錠；
[0029] 4)將上述還原得到的銅鉻坯錠置于氫氣氣氛中以1000°C溫度燒結6h，得到燒結后 的銅絡(CuCr)J$錠；
[0030] 5)將上述燒結后的銅鉻坯錠在氫氣保護下熱擠壓加工成棒材，熱擠壓溫度為880 °C，模具預熱溫度為150°C，擠壓比為19;所得棒材經車削加工后即得到所需的銅鉻(CuCr) 電觸頭。
[0031]對所得觸頭材料進行金相組織分析，如圖1所示，結果顯示采用本申請技術方案制 備的Cu_20Cr材料中鉻顆粒在銅基體材料中分布均勻。
[0032]實施例2
[0033 ] 1)按照制備10kgCu-30Cr材料配比計算所需的氧化銅(CuO)和絡粉(Cr)用量，稱取 氧化銅粉末(平均粒度為6mi) 8.75kg、鉻粉(平均粒度為15μπι) 3kg，備用；
[0034]2)將上述氧化銅粉末與鉻粉在雙錐混料器上進行混粉，轉速40r/min，時間2h，得 到氧化銅鉻(CuOCr)混合粉；
[0035] 3)將上述混粉后的氧化銅鉻混合粉在等靜壓機上成型，成型壓力為120MPa，并將 成型后的氧化銅鉻(CuOCr)坯錠置于氫氣(H2)氣氛中以250°C溫度還原6h，得到銅鉻(CuCr) 還錠；
[0036] 4)將上述還原得到的銅鉻坯錠置于氫氣氣氛中以1020°C溫度燒結4h，得到燒結后 的銅絡(CuCr)J$錠；
[0037] 5)將上述燒結后的銅鉻坯錠在氫氣保護下熱擠壓加工成棒材，熱擠壓溫度為950 °C，模具預熱溫度為160°C，擠壓比為19;所得棒材經車削加工后即得到所需的銅鉻(CuCr) 電觸頭。
[0038]對所得觸頭材料進行金相組織分析，如圖2所示，結果顯示采用本申請技術方案制 備的Cu_30Cr材料中鉻顆粒在銅基體材料中分布均勻。
[0039]實施例3
[0040 ] 1)按照制備10kgCu-25Cr材料配比計算所需的氧化銅(CuO)和絡粉(Cr)用量，稱取 氧化銅粉末(平均粒度為6wn)9.375kg、鉻粉(平均粒度為10ym)2.5kg，備用；
[00411 2)將上述氧化銅粉末與鉻粉在雙錐混料器上進行混粉，轉速30r/min，時間2h，得 到氧化銅鉻(CuOCr)混合粉；
[0042] 3)將上述混粉后的氧化銅鉻混合粉在等靜壓機上成型，成型壓力為lOOMPa，并將 成型后的氧化銅鉻（CuOCr)坯錠置于氫氣（H2)氣氛中以350°C溫度還原10h，得到銅鉻 (CuCr)J$錠；
[0043] 4)將上述還原得到的銅鉻坯錠置于真空中以1010°C溫度燒結5h，得到燒結后的銅 鉻(CuCr)坯錠；
[0044] 5)將上述燒結后的銅鉻坯錠在氫氣保護下熱擠壓加工成棒材，熱擠壓溫度為920 °C，模具預熱溫度為160°C，擠壓比為19;所得棒材經車削加工后即得到所需的銅鉻(CuCr) 電觸頭。
[0045]對所得觸頭材料進行金相組織分析，如圖3所示，結果顯示采用本申請技術方案制 備的Cu_25Cr材料中鉻顆粒在銅基體材料中分布均勻。
[0046]將實施例3制得的觸頭材料進行性能檢測，并與現有常規固相法制得的銅鉻觸頭 產品進行比較，結果如下述表1所示：
[0047]表1實施例3與現有常規固相法制備的產品性能
[0048]
[0049]由表1可知，本申請技術方案制備的銅鉻觸頭材料的性能優于現有常規固相法制 備的銅鉻觸頭材料性能。
【主權項】
1. 一種銅鉻電觸頭材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟： 1) 按照所需要制備的銅鉻電觸頭的材料配比計算所需的鉻粉和氧化銅粉末的用量，稱 取備用； 2) 取氧化銅粉末與鉻粉進行混粉，得到氧化銅鉻混合粉； 3) 所得氧化銅鉻混合粉等靜壓成型后置于氫氣中還原，得到銅鉻坯錠； 4) 所得銅鉻坯錠置于氫氣氣體或真空中燒結，得到燒結后的銅鉻坯錠； 5) 所得燒結后的銅鉻坯錠在氫氣氣氛保護下經熱擠壓加工成棒材，之后再進行機加 工，得到銅鉻電觸頭。2. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟1)中，需要制備的銅鉻電觸頭材 料中，鉻含量為20~30wt%，余量為銅。3. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述氧化銅粉末的平均粒度為5~8μ m〇4. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述鉻粉的平均粒度為10~15μπι。
【專利摘要】本發明公開了一種銅鉻電觸頭材料的制備方法，具體為：按照所需要制備的銅鉻電觸頭的材料配比計算所需的鉻粉和氧化銅粉末，稱取備用；將氧化銅粉末與鉻粉進行混粉，得到的氧化銅鉻混合粉經成型、還原、燒結工序，得到的燒結后的銅鉻坯錠再經熱擠壓加工成棒材，之后經機加工，得到銅鉻電觸頭。本發明所述方法可有效減少脆性相鉻與銅顆粒的直接接觸，使制得的產品的力學物理性能和加工性能更為優良，金相組織更為均勻。
【IPC分類】C22C9/00, B22F3/16, C22C1/05
【公開號】CN105463240
【申請號】CN201511009073
【發明人】張天錦, 王振宇, 賈波, 王奐然, 李耀林
【申請人】桂林電器科學研究院有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年12月29日