[发明专利]一种用于真空灭弧室的高机械强度复合导电杆的制备方法

说明书

本发明涉及真空灭弧室导电杆制备技术领域，具体是涉及一种用于真空灭弧室的高机械强度复合导电杆的制备方法，使用制备CuCr1棒芯→制备CuCr1/Cu棒材→刻蚀熔池→制备加筋层→热挤压及固溶处理→冷变形处理→欠时效处理→机械加工的工艺流程，通过在CuCr1棒芯外围制备加筋层，制备了以CuCr1合金为主体，CuCr10～50合金为辅助的CuCr1复合导电杆，该导电杆不仅具有较高的电导率，而且整体的硬度和强度都有提升，有效改善了导电杆服役过程中因动静触头撞击而墩粗、偏移的现象；不仅如此，本发明采用欠时效处理CuCr1导电杆的方式，解决了传统工艺中熔焊时，导电杆因过时效而强度降低的问题。

技术领域

本发明涉及真空灭弧室导电杆制备技术领域，具体是涉及一种用于真空灭弧室的高机械强度复合导电杆的制备方法。

背景技术

真空灭弧室是中高压电力开关的核心部件，而导电杆作为重要部件，在运行过程起着保证电流的有效传导、降低温升的作用。目前导电杆常用的材料为无氧铜，该种材料虽然有良好的电学性能，但是无氧铜质地较软，即使材料通过形变强化达到较高的强度，但是随着真空灭弧室组装过程的焊接工艺执行，强度很快降低。在服役过程由于动静触头撞击，与触头焊接的动静导电杆因为强度不够，会发生弯曲、墩粗等现象，导致导电杆偏移，同轴度降低，以及因为墩粗使得导电杆长度缩短造成触头超程不足的问题。

对于上述问题，现有的解决方案有：

1、制备CuCr1假合金，弥散分布在Cr能够提高复合材料的硬度和抗拉强度，同时保持Cu组元特有的良好导电导热性能。但是CuCr1材料经在焊接(温度约为800℃，保温时间约30分钟)和服役过程中会承受较高的温度，导致材料被过时效，强度会大幅度降低。

2、制备CuCr1Zr复合材料，Zr的加入有利于合金晶粒的细化，提高合金的强度、硬度以及软化温度，但Zr的加入影响了焊接性能以及使得焊接部位变色，因此CuCr1Zr并不是作为制备导电杆的理想材料。

专利“CN201710939673.7”为了避免上述问题，提供了一种新的导电杆制备方法：以Al₂O₃弥散铜作为提供强度的棒芯结构，以纯铜或无氧铜作为包覆在棒芯上作为用于导电和熔焊的套层，以这种复合结构为材料提供良好的机械和电学性能；该方案虽然解决了上文提到的问题，但仍存在瑕疵：陶瓷增强相的棒芯与导电层的套层，比例为3.3～5：1，增强相比例过高，势必会牺牲复合材料的电学性能；套层为纯铜或无氧铜，虽有利于熔焊，但其本身的抗电弧侵蚀能力和抗形变能力不强，在服役过程中，易损耗。

本发明设计了一种新的制备方法，旨在解决专利“CN201710939673.7”中存在的瑕疵，从而提供一种性能更优异的真空灭弧室用导电杆。

发明内容

为了实现以上目的，本发明提供了一种用于真空灭弧室的高机械强度复合导电杆的制备方法，通过在CuCr1导电杆外围增设加筋层的方法，不引入新组元的前提下提升了CuCr1导电杆的硬度和强度，成品的CuCr1复合导电杆在焊接后仍具有良好的物理电学性能，具体的技术方案如下：

S1、制备CuCr1棒芯：

S1-1、采用真空感应熔炼的方法，以CuCr中间合金块、Cu块为原料，制备CuCr1合金锭；

S1-2、热锻变形处理步骤S11制备的CuCr1合金锭，得到CuCr1棒芯；

S2、制备CuCr1/Cu棒材：制备与步骤S1中CuCr1棒芯规格相匹配的Cu套，并将所述CuCr1棒芯嵌入Cu套中，排出间隙气体后得到CuCr1/Cu棒材；所述CuCr1/Cu棒材中，CuCr1棒芯轴截面面积与Cu套截面面积比为1：0.45～1：0.50；

S3、刻蚀熔池：采用机械加工的方式，在步骤S2制备CuCr1/Cu棒材的Cu套的四个棱面上，平行于中心轴方向等间隔刻出若干道宽度为1.2～1.5mm，深度为2～3mm的刻痕作为熔池；