[发明专利]一种通过添加超细晶铬相优化铜铬触头的制备方法

说明书

本发明公开了一种通过添加超细晶铬相优化铜铬触头的制备方法，属于中压真空开关技术领域。主要包括以下步骤：(1)配料；(2)真空感应熔炼；(3)雾化制粉；(4)混粉；(5)压制烧结；(6)机械加工；本发明是在真空感应气雾化的基础上采用混粉烧结工艺制备铜铬合金触头，采用真空感应气雾化制备铜铬合金粉末，从而为触头提供了极为细小的铬相，随后通过添加常规铬粉，采用固相烧结工艺制备满足铬含量要求的铜铬触头，这种触头不仅避免了常规生产方式追求铬颗粒细小引起的气体含量超标，并且铬相的尺寸远小于常规铬粉，极大的优化了触头性能；通过本发明制备的铜铬触头成本低廉、性能优良、适合工业批量生产。

技术领域

本发明属于中压真空开关技术领域，具体涉及一种通过添加超细晶铬相优化铜铬触头的制备方法。

背景技术

铜铬合金触头是中压真空开关领域的核心部件，经过多年的研究，认为铜铬合金触头金相组织中铬相的尺寸减小，能够极大的优化材料的电性能和机械性能，目前铜铬合金触头的主流制备工艺主要分为熔炼和粉末冶金两种，常规的真空感应熔炼制备的铜铬合金触头由于冷却速度低，铬相尺寸普遍偏大，且触头中心区域与边部区域铬相尺寸存在较大差异，即使采用较为先进的电弧熔炼工艺，使得冷却速度进一步提高，但铬相尺寸依然保持在20-50um，相对于工况环境中的电弧斑点尺寸依然偏大，且由于铸态组织良好的力学性能，不利于触头的服役条件的面临的抗熔焊，而采用混粉烧结工艺制备的铜铬触头，虽然很好的解决了触头抗熔焊性能，但受限于铬粉的原始尺寸，铬相尺寸相较熔炼工艺更为粗大，其不利于触头的电性能要求，虽然采用电极感应熔炼气雾化工艺可以制备铬相极小的粉末，用于混粉烧结制备铜铬触头，但电极感应熔炼气雾化工艺效率低，不适用于工业批量生产，且受制于工艺，气雾化过程的氩气消耗极大，形成巨大的生产成本，因而大大限制了此种工艺的实际应用。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供了一种成本低廉、性能优良的通过添加超细晶铬相优化铜铬触头的制备方法。

本发明的技术方案是：一种通过添加超细晶铬相优化铜铬触头的制备方法，主要包括以下步骤：

(1)配料

取Cu棒、Cr块、常规Cr粉为原料，待用，其中，常规Cr粉的目数为-80+320；

(2)真空感应熔炼

按重量为19：1-4：1的配比将上述Cu棒、Cr块装入真空感应熔炼炉内的陶瓷坩埚中，抽真空，待真空度达到9×10^-1Pa以下时，对陶瓷坩埚采用梯度加热功率的方式进行加热，使得原材料熔化，待Cu开始熔化时，关闭真空系统，充入氩气或其他惰性气体至真空度为-0.08-0.02MPa，同时对中间包进行预热，功率保持在7-45KW，等到金属熔液全部化清，搅拌均匀，根据金属熔液成分，保持过热度100-200℃，准备雾化；

(3)雾化制粉

向真空熔炼系统充入氩气，保证处于微正压状态，检测到中间包温度≥合金熔点时，开启雾化系统中的高压氩气流，雾化氩气压力2-8MPa，将陶瓷坩埚内金属熔液倾倒入中间包，金属液体通过导流管流经高压氩气喷射区域，高压氩气流将金属液体雾化破碎成大量细小液滴，细小的液滴在飞行中凝固成颗粒，其中，铬相的尺寸达到200nm-5um，通过筛分选择粉末粒度为-100目的CuCr合金粉作为后续原材料；

(4)混粉

将上述CuCr合金粉与常规Cr粉按照重量比为3：1-1：1的比例混合，得到混合粉，然后将混合粉与钢球按照球料比为100：100混合，进行混粉，其中，混料时间为3-10h；

(5)压制烧结

将上述混合均匀后的混合粉末采用模压方式进行压制，其中，致密度＞95％，随后进行真空烧结，真空度为5×10^-2Pa级以下，并在950-1050℃的温度下保温3-5h即可。