[发明专利]一种钼铜电触头材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电子材料技术领域，具体涉及一种钼铜电触头材料及其制备方法。

背景技术

电触头是仪器仪表、电器开关中非常重要的接触元件。高压输变电向大容量超高压发展，低压配电系统与控制系统对自动化水平、灵敏程度要求的提高以及电子工业产品的更新换代，都对触头材料提出了新的要求。理想的电触头材料必须具备良好的物理性能、力学性能、电接触性能、化学性能和加工性能。

早期的触头材料多采用纯钨、纯钼、纯铜及贵金属银，这些材料的导电性、硬度及高温性能往往难以兼顾，不能全面满足航空、航天、微电子、电力、交通运输等领域的高速发展对触头材料的要求。钼铜复合材料在电触头方面的应用起源于20世纪80年代后期，国外首先将该材料使用于真空开关管及高压电器开关的接触材料，弥补了当时真空用钨铜材料的一些不足。钼铜复合材料综合了钼与铜的本征物理性能，具备良好的抗熔焊、耐烧蚀和高温强度、高导电导热等性能。与电触头常用元素钨相比，钼的电子逸出功较小、截流值较小，更利于提高材料的抗电弧烧蚀性，同时，钼的导电率较钨高、加工性较钨好，因而其有助于该领域材料性能的进一步提高。

钼铜复合材料的致密度是影响其热性能及强度的重要因素之一，由于W的密度为19.32g/cm³，钼的密度较小(10.22g/cm³)，钼铜作为假合金，用常规粉末冶金工艺难以得到高钼含量高致密度的材料。减少材料内部孔隙数量、制备接近全致密(≥98％)的钼铜复合材料是研究人员努力的方向之一。

董应虎等(钼铜复合材料致密度的影响因素研究，材料热处理技术，2009年3月)，通过粉末冶金液相烧结法制备了高致密钼铜复合材料，在无活化烧结过程因素存在条件下，Mo/30Cu复合材料的液相烧结温度宜在1350℃左右；添加微量元素Fe、Co、Ni或NH₄Cl能改善钼铜之间的润湿性，实现活化烧结过程，从而提高烧结制品的致密度。该复合材料在较高温度下工作时，容易出现晶粒的再结晶和长大现象，从而出现较大的富铜区，在经受电弧烧蚀时，容易出现氧化、熔焊和桥接而发生破坏；同时，Mo-Cu两相由于既不互溶又不形成金属间化合物，导致Mo-Cu两相界面薄弱，粘附强度不高，导致钼铜电触头材料的导电率和硬度难以得到进一步的提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种钼铜电触头材料，从而解决现有钼铜电触头材料中Mo-Cu两相界面薄弱，粘附强度不高的技术问题，赋予材料更高的导电率和硬度。

本发明的第二个目的是提供上述钼铜电触头材料的制备方法。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种钼铜电触头材料，由以下重量百分比的组分组成：钼(Mo)35.0～90.0％，碳化钨(WC)1.0～5.0％，镍(Ni)0.05～1.0％，氯化镧(LaCl₃)0.05～1.0％，余量为铜。

本发明提供的钼铜电触头材料中，WC弥散均匀分布到Mo-Cu基体中，一方面，WC具有良好的高温稳定性，在高温条件下工作时，既不会分解，也不会与钼、铜发生化学反应；另一方面，WC作为弥散强化相可以钉扎在晶粒晶界处，从而抑制了材料再结晶和晶粒长大，保持晶粒的稳定性，从而有助于保持高温环境下材料的导电率和硬度；Ni作为润湿活化剂，可以提高Mo-Cu的润湿能力，LaCl₃则在Ni的作用下，起到连接Mo-Cu两相的作用，从而增强Mo-Cu两相界面，提高Mo-Cu的粘附强度；通过Mo-Cu组成比例的改变，以及WC、Ni、LaCl₃，三种组分的协同作用，可以依据不用的应用环境调整钼铜电触头材料的导电率和硬度，扩大材料的应用范围。

在要求较高硬度或较高导电率的场合，上述的钼铜电触头材料，作为优选方案，由以下重量百分比的组分组成：钨35.0～51.0％，碳化钨3.0～5.0％，镍0.75～1.0％，氯化镧0.75～1.0％，余量为铜。

上述的钼铜电触头材料的制备方法，包括以下步骤：

1)取配方量的钼粉，碳化钨粉，镍粉，氯化镧粉，铜粉，混合均匀，得到混合料；

2)将步骤1)所得混合料压制成型，得到毛坯；

3)将步骤2)所得毛坯在保护气氛下进行烧结，即得。