[发明专利]电触头材料及采用熔渗法制备CuZrW电触头材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，涉及一种电触头材料，本发明还涉及该CuZrW电触头材料的制备方法。

背景技术

CuW材料具有优良的导热导电性、良好的耐电弧烧蚀性、抗熔焊性和高强度等优点，被广泛用做高压断路器中的电触头材料。随着高压开关向着大容量、高电压、低过电压、小型化方向的发展，对其核心部件-CuW触头材料的综合性能提出更高的要求。已有的研究表明，CuW合金电击穿往往发生在弱击穿相Cu上或Cu/W相界面上。通过添加既能与Cu又能与W相溶的合金元素，一方面使Cu/W相界面产生微合金化，另一方面达到强化铜基体相的作用，可以起到分散材料表面真空电弧，减少电触头的集中烧蚀的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种电触头材料，解决了现有电触头材料容易发生电击穿的问题。

本发明的另一目的是提供上述CuZrW电触头材料的制备方法。

本发明所采用的技术方案是，该材料由CuW合金和Zr组成，所述的Zr占CuW合金中Cu的质量百分含量为1～4.0wt.％。

本发明所采用的另一技术方案是，材料制备方法按以下步骤进行，

制备CuZr合金铸锭

a.分别取铜粉和Zr粉，Zr占铜的质量百分含量为1～4.0wt％，将铜粉和Zr粉充分混合后，在刚性模具内压制成生坯；

b.将步骤a制得的生坯放入刚玉坩埚中，置于氩气气氛炉内进行熔炼，熔炼温度为1150～1300℃，保温0.5～2小时后随炉冷却至室温，制得CuZr合金铸锭；

c.将步骤b制得的CuZr合金铸锭经机加工去除合金锭上的各种缺陷，清洗干净；

制备钨压坯

a、分别取钨粉和诱导铜粉，诱导铜粉占钨粉质量的5～8％，将钨粉和诱导铜粉放入混料罐中，加入磨球和混料过程控制剂，加入混料过程控制剂的量使粉末有湿润感即可，混料时间5～7小时；

b、将步骤a混好的混合料倒入轴向压制的钢制模具内，以340±20MPa的压强模压成钨压坯；

烧结、熔渗及后处理

a、将上步清洗干净的CuZr合金铸锭与钨压坯叠置在一起，放入铺好石墨纸的石墨坩埚内，置于高温H₂气氛烧结炉内，先对钨压坯骨架进行烧结，烧结温度为900℃～1000℃，烧结时间为1.5～2小时；随后将CuZr合金铸锭对钨骨架进行熔渗，熔渗温度为1200℃～1400℃，熔渗时间为1.5～2小时，得到CuZrW合金材料；

b、将上步得到的CuZrW材料置于热处理炉中进行固溶处理，固溶温度为900～1000℃，保温1～2.5h，随后打开炉门对高温CuZrW材料进行水淬；

c.将上步淬火后的CuZrW材料置于热处理炉内进行时效处理，时效温度为400～500℃，保温3～5小时后随炉冷却即成；

d.对上步时效处理后的CuZrW材料进行机加工成为成品。

其中制备钨压坯的步骤a中，加入的磨球质量为钨粉和铜粉总质量的2～3倍。

其中制备钨压坯的步骤a中，加入的混料过程控制剂为工业酒精。

其中制备CuZr合金铸锭的步骤a中Cu粉为纯度不小于99.9％的电解Cu粉，Zr粉为纯度不小于99％的Zr粉。

本发明的电触头材料，通过添加元素Zr，实现Cu/W相界面和富铜区弱击穿区域的强化作用，有利于材料表面电弧的分散和减小铜相的飞溅，从而提高电触头材料的耐电弧烧蚀性能。

附图说明

图1是本发明CuZrW材料制备方法的流程图；

图2中，a是本发明制备的CuZrW触头材料显微组织照片图，b是该材料线扫描能谱图；

图3是现有CuW触头材料首击穿阴极斑点运动图；

图4是本发明CuZrW触头材料首击穿阴极斑点运动图；

图5是材料首击穿后的烧蚀形貌对比照片，a为CuW材料，b为CuZrW材料。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明的CuZrW电触头材料，该材料由CuW合金和Zr组成，Zr占CuW合金中Cu的质量百分含量为1～4.0wt.％。

本发明CuZrW电触头材料的制备方法，按以下步骤进行，

制备CuZr合金铸锭

a.分别取纯度不小于99.9％的电解铜粉和纯度不小于99％的Zr粉，Zr占铜的质量百分含量为1～4.0wt％，将铜粉和Zr粉充分混合后，在刚性模具内压制成生坯；