[发明专利]一种含有铁芯的铜铬触头材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种含有铁芯的铜铬触头材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)将铜线均匀绕在纯铁丝外面，两端固定；(2)将绕有铜线的铁丝排成阵列；(3)步骤(2)的空隙中填充铬粉体，并进行熔渗烧结。本发明的含有铁芯的铜铬触头材料用于触头时，触头表面磁场自发调控，能驱动真空电弧的快速运动和分散，降低了触头表面的烧蚀。

技术领域

本发明涉及铜基复合触头材料技术领域，具体是涉及一种含有铁芯的铜铬触头材料的制备方法。

背景技术

触头是真空开关的心脏，对开关的安全运行起着关键作用。随着电力工业的发展和真空开关种类的不断增多，对真空触头材料向超高压、多样化、高性能化，以支撑真空开关向超高电压等级、特殊场合以及小型化方向发展。然而近些年来，真空触头材料虽然在制备工艺水平获得了很大的发展，但没有实现向超高压真空触头材料的突破，无法满足超高压真空断路器的要求。触头材料成为超高压真空断路器的瓶颈问题。

在现有技术中，已有公司尝试研制126kV以上电压等级的真空触头材料，通过进一步细化CuCr合金中的Cr相以期获得较好的触头综合电性能，真空灭弧室磁场结构也开始采用Spiral结构等方法来实现更加均匀的磁场分布。但通过触头杯座结构在触头表面的磁场强度依然较低，驱动电弧阴极斑点的进一步扩散和运动的能力有限，无法进一步降低分断过程中局部产生的高温导致的分断失败和弧后重燃。

因此，研究具有内部导流微结构的真空开关用真空触头材料，通过触头材料内部导流微结构，电极表面产生比较强的磁场，并在局部区域产生较强的集中磁场有望解决上述问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种含有铁芯的铜铬触头材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：

S1将铜线均匀绕在纯铁丝外面，两端固定；

S2将绕有铜线的铁丝排成阵列；

S3步骤S2的空隙中填充铬粉体，并进行熔渗烧结。

在本发明中，所述步骤S1具体包括：S11以铬粉、铜丝和铁丝为原料，按重量比为(45-70)∶(20-50)∶(1-10)分别称取铬粉、铜丝和铁丝备用；采用3D编织将铜线缠绕铁丝上；

所述步骤S2具体包括：S21将步骤S11制备的绕有铜线的铁丝排成阵列；

所述步骤S3具体包括：S31在步骤S21获得的阵列的空隙中填充铬粉体；S32将步骤S31获得产物进行压制烧结处理。

在步骤S11中，铜丝直径为0.1-5.0mm，铁丝直径为0.1-5.0mm，铜螺旋线之间的间距为0.1-5mm；

在步骤S31中，所述烧结在真空下进行。

在步骤S21中，间距为0.5-5mm。

在步骤S32中，烧结温度为1000-1400℃，控制烧结时采用熔渗烧结。

在步骤S31中，填充平均粒径0.5-200μm的铬粉体。

本发明还提供了上述方法制得的含有铁芯的铜铬触头材料，含有铁芯的铜铬触头材料用于触头时，触头表面磁场自发调控，能驱动真空电弧的快速运动，降低了触头表面的烧蚀。

本发明取得了有益的技术效果，本发明旨在提供一种复合触头材料的制备方法，通过该方法获得采用真空开关与触头材料微结构一体化设计的新方式，解决制约高压真空断路器发展的瓶颈问题。具体方法为将3D编织等新型生产技术与传统生产技术相结合，制备出微结构可控的新型真空触头材料，使触头内部产生自生原位磁场，控制真空电弧形态和运动行为，从根本上改变当前依赖触头机械结构设计或外加线圈产生纵向或横向磁场控制电弧的方法，实现触头表面磁场的自发调控从而驱动真空电弧的快速运动和分散，阻止电弧的聚集，有望大幅度降低触头表面的烧蚀，解决真空断路器发展的瓶颈问题。