專利名稱：鎢－銅－銀－鎳粉末冶金觸頭合金的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于大電流電氣設備開關的粉末冶金觸頭合金。
目前，用于電氣設備上作為大電流的觸頭材料，一般有銀氧化鎘(Ag-CdO)系列和銀鎢(Ag-W)系列。Ag-CdO系列CdO的分解會污染環境，不適宜于在封閉環境中使用;Ag-W系列中采用最多的是Ag-W40，其直流分斷能力只有40KA/440V，不能滿足大電流的需要，且鎢氧化造成觸頭接觸電阻增加，電器設備工作穩定性差。
為了克服以上不足，使電氣設備開關觸頭既適用于封閉環境、又具有高的直流分斷能力，特提出本發明。
本發明所述的合金組成為(重量百分含量)W49～51%，Ag42～44%，Cu4～5.5%，Ni0.5～1.5%。
制取鎢-銅-銀-鎳粉末冶金觸頭合金(簡稱AW50合金)，本發明采用粉末冶金方法制備W-Cu-Ni復合粉末，按合金型號、成分配入銀粉作為骨架誘導金屬，用模壓或等靜壓成型，使獲得具有一定孔隙度的W-Cu-Ag-Ni骨架壓坯，骨架壓坯在1050～1250℃熔浸銀，隨后均勻化熱處理，即可制成具有高直流分斷能力、抗氧化的W-Cu-Ag-Ni四元系合金。
下面結合附圖對本發明作進一步的描述
圖1為本發明的生產工藝流程圖。
圖2為燒結裝舟方式。
圖3AW50經D.C80KA/500V通斷三次觸頭表面金相圖。放大1倍。
圖4Ag-W40經D.C60KA/500V通斷一次觸頭表面金相圖。放大1倍。
本發明所述的合金生產工藝過程如下1.W-Cu-Ni復合粉末的制取將W粉(氫還原法制取，r松2.8～3.4，符合硬質合金生產技術條件)與硝酸鎳水溶液混合，加熱至70～100℃烘干，在800～850℃氫氣氣氛中熱解還原1～1.5小時，得W-Ni復合粉;將W-Ni復合粉與氯化銅水溶液混合成糊狀，加熱烘干，于460～500℃氫氣中熱解還原1～1.5小時，得W-Ni-Cu復合粉末，過100目篩。
2.骨架料的配制在過100目后的W-Cu-Ni復合粉末中加入21～24%的誘導銀(-200目)作為骨架料(骨架料占成品總重量的75～81%)，再加0.5%的硬脂酸，在V型混料器或其它混料設備中混合2～8小時，得到骨架混合料。通過液壓機對骨架混合料壓制成型，壓制過程中控制壓塊的尺寸和單重，保證骨架孔隙度為17～20%。
3.熔浸燒結骨架壓坯和熔浸銀塊(采用99.5%的銀粉粒或屑片)的熔浸燒結在鉬絲爐(10～15KW，1100～1500℃)中進行。圖2為燒結裝舟方式，其中，1-熔浸銀塊，2-骨架壓坯，3-Al2O3填料。熔浸銀塊1也可以放在骨架壓塊2的下方。熔浸燒結用氫氣或分解氨作為保護氣氛，熔浸燒結溫度為1050～1250℃，保溫時間為45～60分鐘。冷卻至990～1010℃時保溫30～45分鐘，其目的是使合金表面均布一層0.2～0.5mm厚的Ag層，這樣使焊接容易進行，改善使用性能。
4.均勻化熱處理將熔浸燒結好的制品放入箱式自動控溫爐內，在空氣中加熱，溫度為380～400℃，時間為12～24小時。
將AW50及Ag-W40合金分別安裝在DW-440V系列大電流直流開關上(斷路器)，接通10KA/500V、20KA/500V、40KA/500V、60KA/500V、80KA/500V等級進行實驗。AW50合金順利通過全部級別試驗(各通斷三次)，試驗后觸頭平整，如圖3(放大1倍)。Ag-W40只通過40KA/500V，當進入60KA/600V時，斷一次即無法接通，觸頭表面嚴重燒傷，如圖4。
AW50合金與Ag-W40合金物理性能比較如下合金牌號 成分 工藝特點 密度硬度 電阻率kg/mm210-6ΩcmAg-W40 40%W，60%Ag Ag粉+W粉，機械混 12.51 90 0.25合，壓制，燒結，復壓AW50 50%W，43%Ag，制備W-Ni-Cu復合 13.00 115 0.277%Cu+Ni 粉末，熔浸燒結Ag-W系列是一種互不相熔的假合金，但Ni、Cu與W在高溫下有一定熔解度。在Ag-W合金中加入Cu、Ni后，可以改善Ag對W顆粒的潤濕性，同時形成Cu、Ni相固熔體包覆W顆粒，在W顆粒周圍形成四元合金組織，有助于W顆粒抗氧化性能。采用溶浸工藝，提高了合金的密度和致密性，從而改善合金的導電導熱性能，降低了觸頭溫升。采用內氧化處理，增強觸頭合金的滅弧效果。與Ag-W40比較，本發明(AW50合金)具有以下特點直流分斷電流為80KA/440V，是Ag-W40的二倍，并且分斷時不產生有害物質，適宜于在封閉環境中使用;面接觸電阻穩定，溫升低，能抗海洋濕熱性氣候的侵蝕，在生產過程中無三廢、無污染、無公害，既滿足了在封閉環境中使用的特殊要求，也可代替Ag-W40在其它電氣開關上的使用，性能更優;燃弧時間短，節約成本，較Ag-W40節銀12～20%。
權利要求
1.一種粉末冶金觸頭合金，其特征在于組成為(重量)W∶49～51%，Ag∶42～44%，Ni∶0.5～1.5%，Cu∶4.0～5.5%。
2.一種生產權利要求1所述合金的方法，其特征在于，a>用粉末冶金方法制取W-Cu-Ni復合粉末及W-Cu-Ag-Ni骨架料;b>復合粉末骨架成型壓坯孔隙度為17～20%;c>熔浸燒結溫度為1050～1250℃，保溫時間為45～60分鐘，燒結冷卻至990～1010℃時，保溫時間為30～45分鐘;d>均勻化熱處理條件是在空氣中加熱，溫度為380～400℃，保溫時間為12～24小時。
全文摘要
一種用于大電流電氣設備開關觸頭，特別是封閉環境中使用的粉末治金觸頭合金，W-Cu-Ag-Ni合金(簡稱AW
文檔編號H01H1/02GK1062928SQ9010649
公開日1992年7月22日 申請日期1990年12月28日 優先權日1990年12月28日
發明者林炳, 劉海珊 申請人:中南工業大學