專利名稱：一種銅鎢/銅合金整體觸頭及其制備方法
技術領域：
本發明涉及高壓開關用觸頭材料，特別涉及一種銅鎢/銅合金整體觸頭及其制備
方法，該觸頭適用于高壓開關和斷路器。
背景技術：
銅鎢觸頭材料因其具有良好的耐電弧侵蝕性、抗熔焊性及高強度而廣泛應用于各 種斷路器、真空負荷開關和變壓器轉換開關上，尤其以可靠性更高的銅鎢/銅合金整體觸 頭材料應用最為廣泛。 銅鎢/銅合金整體觸頭的觸頭部分為銅鎢合金，導電桿部分為銅或其他銅合金。 但是，隨著高壓開關電壓等級的升高，其對觸頭材料性能的要求也日益苛刻，尤其是550Kv 以上等級的高壓電器，要求觸頭不僅具有高的抗燒蝕性能，還要求觸頭具有高的導熱性，以 迅速傳出開斷過程中產生的大量熱量，防止在銅鎢合金與導電桿界面處形成高的熱應力集 中而使銅鎢合金部分脫落，從而降低開關的運行可靠性，這就要求銅鎢/銅合金整體觸頭 同時具有高的結合強度。 目前高壓開關觸頭廠商生產的銅鎢合金整體觸頭中，銅鎢合金部分都為均一成 分，這種銅鎢\銅合金整體觸頭存在成分的突變界面，在開關開斷過程中不能迅速傳遞電 弧產生的熱量而形成熱應力，電壓等級越高，產生的熱應力越大，這種突變界面處的應力集 中會導致銅鎢合金部分脫落，無法很好滿足高壓開關的要求。
發明內容
本發明就是針對上述問題而完成的，其目的在于提供一種銅鎢/銅合金整體觸頭 及其制備方法，該觸頭能夠高壓、超高壓開關的要求，具有高的結合強度和抗燒蝕性能，以 及高的導熱率；同時能夠減少了貴金屬鎢的使用量，從而降低了生產成本。
為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現。
(1) —種銅鎢/銅合金整體觸頭，包括觸頭部分和導電桿部分，其特征在于，所述
觸頭部分沿頭部到尾部的鎢含量依次降低。 上述技術方案的進一步特點在于 所述觸頭部分頭部的鎢含量為85% wt 95% wt，其尾部的鎢含量為50% wt 60% wt ; 所述觸頭部分沿頭部到尾部分為五段，沿頭部到尾部的各段中鎢含量依次為90% wt、80% wt、70% wt、60% wt、50% wt ; 所述觸頭部分和導電桿部分采用燒結法、電子束焊接法或者擴散焊接法連接為一 體。
(2)上述銅鎢/銅合金整體觸頭的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 首先，采用濕法機械混粉，將鎢粉與銅粉按鎢的重量含量為50%進行混合，噴溶
含石蠟的汽油飽和溶液后過篩，制成40目的A銅鎢顆粒；將鎢粉與銅粉按鎢的重量含量為60%進行混合，噴溶含石蠟的汽油飽和溶液后過篩，制成40目的B銅鎢顆粒；將鎢粉與銅粉按鎢的重量含量為70%進行混合，制成40目的B銅鎢顆粒；將鎢粉與銅粉按鎢的重量含量為80%進行混合，噴溶含石蠟的汽油飽和溶液后過篩，制成40目的D銅鎢顆粒；將鎢粉與銅粉按鎢的重量含量為90%進行混合，噴溶含石蠟的汽油飽和溶液后過篩，制成40目的E銅鎢顆粒； 然后，將A、B、C、D、E銅鎢顆粒按鎢的重量含量從高到底的順序依次放入壓制模具型腔內進行壓制成型，再將壓制好的生坯放入石墨舟在氫氣氣氛燒結爐中進行燒結熔滲，制得觸頭部分的銅鎢合金； 最后，銅鎢合金的低鎢含量端與銅導電桿部分或銅合金導電桿部分，采用燒結法、電子束焊接法或者擴散焊接法連接為一體燒結連接，制得銅鎢/銅合金整體觸頭。
本發明的銅鎢/銅合金整體觸頭，包括觸頭部分和導電桿部分，觸頭部分為鎢含量梯度分布的銅鎢合金，承受電弧燒蝕的部分具有高鎢含量，一般鎢含量在90% wt左右，可使觸頭在開斷時具有高的抗燒蝕性能；與尾部銅(合金)導電桿連接的部分具有低鎢含量，一般在60% wt至50% wt，這不僅可增加銅鴇合金的導熱率，也會由于增加了與尾部銅(合金)導電桿的連通面積而增加結合強度；此外，鎢含量梯度分布的銅鎢合金可提高觸頭導熱率而減少熱應力的集中，從而進一步提高整體觸頭的結合強度。 本發明的銅鎢/銅合金整體觸頭的制備方法，結合粉末冶金熔滲技術和梯度成分設計原理，采用燒結熔滲法制造觸頭部分的銅鎢合金，用燒結法、電子束焊接法或者擴散焊接法將銅鎢合金與導電桿部分連接在一起。尤其是采用燒結法連接銅鎢合金與導電桿部分時，可與制造銅鎢合金的燒結熔滲過程并為一起完成，減少生產步驟，節約成本。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明內容進行詳細說明。
實施例1 : 首先，采用濕法機械混粉，將粒度為2 ii m的鎢粉與300目的銅粉，按鎢(W)的重量含量為50%進行混合，噴溶含石蠟的汽油飽和溶液后過篩，制成40目的A銅鎢顆粒；將粒度為4ym的鎢粉與300目的銅粉，按鎢(W)的重量含量為60%進行混合，噴溶含石蠟的汽油飽和溶液后過篩，制成40目的B銅鎢顆粒；將粒度為2iim和4iim(重量各占50X )的鎢粉與300目的銅粉，按含鎢(W)的重量含量為70%進行混合，制成40目的B銅鎢顆粒；將粒度為6 ii m的鎢粉與300目的銅粉，按鎢(W)的重量含量為80%進行混合，噴溶含石蠟的汽油飽和溶液后過篩，制成40目的D銅鎢顆粒；將粒度為4 ii m和6 y m(重量各占50% )的鎢粉與300目的銅粉，按鎢(W)重量含量為90%進行混合，噴溶含石蠟的汽油飽和溶液后過篩，制成40目的E銅鎢顆粒； 然后，將A、B、C、D、E銅鎢顆粒按鎢(W)的重量含量從高到底的順序依次放入壓制模具型腔內進行壓制成型，再將壓制好的生坯放入石墨舟在氫氣氣氛燒結爐中進行燒結熔滲，制得觸頭部分的銅鎢合金； 最后，銅鎢合金的低鎢含量端與純銅導電桿的燒結連接，制得銅鎢/銅合金整體觸頭。 對本實施例所得銅鎢/銅合金整體觸頭進行結合強度測試，測試結果為272MPa，高于目前高壓開關廠要求的196MPa的標準；并對本發明所制得銅鎢/銅合金整體觸頭進行裝機型式試驗，結果表明可滿足110-800Kv電壓等級開關與斷路器的要求。
實施例2 觸頭部分的銅鎢合金的制備同實施例l，隨后燒結連接鉻青銅(含鉻O. 5% )合金導電桿，并在燒結過程進行氣氛控制，以提高結合強度，具體方法是先在氫氣中后在氮氣中燒結。 對本實施例所得銅鎢/鉻青銅整體觸頭進行結合強度測試，測試結果為337MPa，高于目前高壓開關廠所采用256MPa的標準，并且對本發明所制得整體觸頭進行裝機型式試驗，結果表明可滿足110-800Kv以上電壓等級開關與斷路器用自力型整體觸頭的要求。
實施例3 觸頭部分的銅鎢合金的制備同實施例l，隨后用電子束焊接方法將銅鎢合金部分與鉻青銅導電桿連接。 對本實施例所得銅鎢/鉻青銅整體觸頭進行結合強度測試，測試結果為290MPa，高于目前高壓開關廠所采用256MPa的標準，并且對本發明所制得整體觸頭進行裝機型式試驗，結果表明可滿足110-800Kv以上電壓等級開關與斷路器用整體觸頭的要求。
實施例4 觸頭部分的銅鎢合金的制備同實施例1，隨后用擴散焊方法將銅鎢合金部分與銅導電桿連接。 對本實施例所得銅鎢/銅合金整體觸頭進行結合強度測試，測試結果為320MPa，高于目前高壓開關廠所采用256MPa的標準，并且對本發明所制得整體觸頭進行裝機型式試驗，結果表明可滿足110-800Kv以上電壓等級開關與斷路器用整體觸頭的要求。
權利要求
一種銅鎢/銅合金整體觸頭，包括觸頭部分和導電桿部分，其特征在于，所述觸頭部分沿頭部到尾部的鎢含量依次降低。
2. 根據權利要求1所述的一種所述銅鎢/銅合金整體觸頭，其特征在于，所述觸頭部分 頭部的鎢含量為85% wt 95% wt，其尾部的鎢含量為50% wt 60% wt。
3. 根據權利要求1所述的一種所述銅鎢/銅合金整體觸頭，其特征在于，所述觸頭部 分沿頭部到尾部分為五段，沿頭部到尾部的各段中鎢含量依次為90% wt 80% wt、70% wt、 60% wt、50% wt。
4. 根據權利要求1所述的一種所述銅鎢/銅合金整體觸頭，其特征在于，所述觸頭部分 和導電桿部分采用燒結法、電子束焊接法或者擴散焊接法連接為一體。
5. 根據權利要求l所述的一種銅鎢/銅合金整體觸頭的制備方法，其特征在于，包括以 下步驟首先，采用濕法機械混粉，將鎢粉與銅粉按鎢的重量含量為50%進行混合，噴溶含石蠟 的汽油飽和溶液后過篩，制成40目的A銅鎢顆粒；將鎢粉與銅粉按鎢的重量含量為60%進 行混合，噴溶含石蠟的汽油飽和溶液后過篩，制成40目的B銅鎢顆粒；將鎢粉與銅粉按鎢 的重量含量為70%進行混合，制成40目的B銅鎢顆粒；將鎢粉與銅粉按含鎢的重量含量為 80%進行混合，噴溶含石蠟的汽油飽和溶液后過篩，制成40目的D銅鎢顆粒；將鎢粉與銅粉 按鎢的重量含量為90%進行混合，噴溶含石蠟的汽油飽和溶液后過篩，制成40目的E銅鎢 顆粒；然后，將A、B、C、D、E銅鎢顆粒按鎢的重量含量從高到底的順序依次放入壓制模具型腔 內進行壓制成型，再將壓制好的生坯放入石墨舟在氫氣氣氛燒結爐中進行燒結熔滲，制得 觸頭部分的銅鎢合金；最后，銅鎢合金的低鎢含量端與銅導電桿部分或銅合金導電桿部分，采用燒結法、電子 束焊接法或者擴散焊接法連接為一體燒結連接，制得銅鎢/銅合金整體觸頭。
全文摘要
本發明涉及高壓開關用觸頭材料，公開了一種銅鎢/銅合金整體觸頭及其制備方法，該銅鎢/銅合金整體觸頭，包括觸頭部分和導電桿部分，其特征在于，所述觸頭部分沿頭部到尾部的鎢含量依次降低；其制備方法中，首先采用濕法機械混粉，制備不同鎢含量的銅鎢顆粒，然后按鎢的重量含量從高到底的順序依次放入壓制模具型腔內進行壓制成型，再將壓制好的生坯放入石墨舟中在氫氣氣氛燒結爐中進行燒結熔滲，制得觸頭部分的銅鎢合金；最后，銅鎢合金的低鎢含量端與銅導電桿部分或銅合金導電桿部分，采用燒結法、電子束焊接法或者擴散焊接法連接為一體燒結連接，制得銅鎢/銅合金整體觸頭。
文檔編號H01H1/04GK101699591SQ20091021870
公開日2010年4月28日 申請日期2009年10月30日 優先權日2009年10月30日
發明者何美榮, 宋忠孝 申請人:西安福萊電工合金有限公司