[发明专利]一种陶瓷状鈮铜硬质特种铜基合金电触头及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电触头的制造工艺，尤其是一种陶瓷状鈮铜硬质特种铜基合金电触头及其制备方法。

背景技术

我国现有的电触头产品主要以银氧化镉为主要材料，由于银氧化镉材料在制造和使用过程中会产生“镉”毒，不符合欧盟二指令的要求（2003年2月欧盟委员会发布了《在电子电气设备中限制使用某些有害物质指令》（ROHS指令）和《废旧电子电气设备指令》（WEEE指令），规定欧盟市场禁止销售含有铅、汞、镉、六价铬、聚溴二苯和聚溴联苯6种有害物质的电子电气设备），给电子、电器设备的出口带来了巨大的影响。同时，银是贵重金属之一，世界上银的产量和资源非常有限，我国更是一个银资源缺乏的国家，每年都要花费大量外汇从国际市场购买。随着经济的高速发展，配电系统市场容量日益扩大，电器开关对电触头的低价位、小型化、高可靠化、长寿命等均提出新的要求，然而由于世界上的白银含量非常有限，随着白银用量的增加，必将导致白银价格飞涨，近几年国内的电器制造商就因原材料价格上涨，特别是银价的上涨导致企业利润急剧下降。因此电器制造商对在保证产品质量的前提下，要求合金企业采用贱金属代替贵金属银来降低产品的呼声越来越高。

    综上所述，环保、低银或无银的电触头是当今合金行业发展的方向所在，近年来在欧盟环保指令的推动下国内也研究出了一些环保型铜基合金材料，但由于工艺、配方、技术等原因，这些铜基触头普遍存在着：1）铜基材料容易被氧化；2）触头在电弧作用下会熔化，而熔化的液体没有一定的黏度，很容易被电磁力拉出；高温强度低，产品在电弧作用下烧损严重、寿命短、烧损后触头表面粗糙、温升高等缺陷；3）采用传统工艺生产的触头密实程度不够，造成触头寿命短、可靠性和持久性差不能满足电器的使用要求，而无法实现产业化，限制了其大面积推广的价值。

   在欧盟环保指令的推动下，国内也研究出了一些铜基材料触头，但这些铜基材料触头制备工艺存在生产成本高、抗熔焊性低、耐磨性不佳、导电性能差等问题。因此研发一种高抗熔焊性、高耐磨性、温升低、导电性能优越的新型制备工艺陶瓷状铌铜质特种铜基合金电触头产品，市场前景广阔。

发明内容

为了研究新的配方及加工工艺，克服传统制造工艺存在的各种问题，开发出一种制造工艺环保、加工工艺简单和加工成本低，后续加工容易，且具有配方、工艺合理，生产出来的电触头具有电导率高、高抗熔焊性、高耐磨性、温升低、耐烧损、成本低等优点的陶瓷状铌铜硬质铜基合金电触头代替传统不符合ROHS指令的银氧化镉材料，实现节银和环保的目的。

本发明采用的技术解决方案是：一种陶瓷状鈮铜硬质特种铜基合金电触头，由以下组分组成，且各组分的重量百分比如下：铌：5%-10%、铍粉：0.5%-1%、金刚石粉末：0.5%-2%、铝粉：0.5%-5%、镧粉：0.5%-4%、稀土合金：0.1%-1%、余量为铜。

所述的陶瓷状鈮铜硬质特种铜基合金电触头，所述的稀土合金为Sm₂O_3。

一种陶瓷状鈮铜硬质特种铜基合金电触头的制备方法，包括以下步骤：

（1）将重量百分比为5%-10%鈮，0.5%-1%铍粉，金刚石粉末0.5%-2%，铝粉0.5%-5%，镧粉0.5%-4%，0.1%-1%稀土合金，余量为铜，各种粉末进行充分混合搅拌；

（2）将混合均匀的粉末放入液压机，挤压成圆柱状，压强为600-950MPa；

（3）将压制好的材料烧结，烧结温度为800℃-950℃，烧结时间为3-4小时；

（4）将烧结成型的材料再次复压，再次烧结，复压压强为600-950MPa，烧结温度为800℃-950℃，烧结时间为3-4小时；

（5）将二次复压烧结后的材料放入冷水冷却后用轧钢机轧成所需板材状，再用冲床冲压成触头形状。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种陶瓷状鈮铜硬质特种铜基合金电触头，通过添加一定比例的铌元素提高产品的可塑性，并改善产品的废料的产生，添加一定比例的铍粉材料提高产品的弹性、耐磨、耐疲劳、抗腐蚀性及弹性滞后，并进一步改善产品的硬度和导电性，添加一定比例的金刚石粉末提高产品的硬度，并综合铌元素即有高硬度又不易产生废料，添加一定比例的铝粉提高产品的导电性和传热性，由于铝粉太软而加入了金刚石粉末来改善硬度，添加一定比例的镧粉提高产品的抗氧化性能，并改善对材料的氧化失重有抑制效应，添加一定比例的稀土合金提高产品的熔点和粘性，并改善产品的表面光滑度和烧损度，生产出来的电触头具有电导率高、高抗熔焊性、高耐磨性、温升低、耐烧损、成本低等优点。