[發(fā)明專利]一種Cu/Ti3SiC2電接觸材料及其制備工藝

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810136998.2
• 申請日: 2008-08-25
• 公開（公告）號: CN101345143A
• 公開（公告）日: 2009-01-14
• 發(fā)明（設計）人: 倪樹春;王英杰;劉新志;嚴久江;何肖冰
• 申請（專利權(quán)）人: 倪樹春;王英杰;劉新志;嚴久江;何肖冰
• 主分類號: H01H1/025
• 分類號: H01H1/025;H01H11/04;C22C1/05;B22F3/14;C22F1/08
• 代理公司: 哈爾濱市哈科專利事務所有限責任公司
• 代理人: 崔東輝

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及粉末合金材料，具體說就是一種Cu/Ti3SiC2電接觸材料及其制備工藝。

(二)背景技術(shù)

目前公開的同類專利和正在應用的觸頭材料中，一類是以銀為主成分的銀基電觸頭材料，另一類是以銅為主成分的銅基電觸頭材料。以銀為主成分的銀基電觸頭材料電性能很好，成本很高，但也不能完全滿足電器產(chǎn)品的某些特殊要求。以銅為主成分的銅基電觸頭材料成本低，電性能雖能滿足使用要求，但仍有待提高。同時，傳統(tǒng)的電刷、受電弓滑板等電接觸材料由于易磨損、易受電弧燒蝕、易腐蝕等缺點造成的壽命短等原因，也對這類材料的相關(guān)性能提出了更高的要求。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高強度、高導電、高導熱、耐氧化、抗熔焊、耐電弧燒損和電壽命長的并且具有自潤滑能力的Cu/Ti3SiC2電接觸材料及其制備工藝。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：所述的Cu/Ti3SiC2電接觸材料是由純銅粉或銅合金粉與重量百分比為0.01～80.0％的Ti3SiC2粉末，通過粉末冶金工藝方法制備的。

本發(fā)明還有以下技術(shù)特征：

(1)本發(fā)明一種Cu/Ti3SiC2電接觸材料及其制備工藝，所述的Ti3SiC2粉末純度大于93％、顆粒尺寸0.01～50μm。

(2)本發(fā)明一種Cu/Ti3SiC2電接觸材料及其制備工藝，所述的純銅粉粒度為-200目。

(3)本發(fā)明一種Cu/Ti3SiC2電接觸材料及其制備工藝，所述的銅合金粉含有重量百分比為0.01～50％的金剛石、石墨、銀、鑭、鈰、鏑、釤、釔、鐿、鋯、鋁、鉻、鈮、錫、鋅、鎢、釩、氧化錫、氧化鎘、氧化銦中的一種或其中幾種的混合，粒度為-200目。

本發(fā)明一種Cu/Ti3SiC2電接觸材料，其制備工藝如下：

(1)將Ti3SiC2粉末與純銅粉或銅合金粉在保護氣氛下，在高能球磨機上球磨6～12h，得到混合粉末；

(2)將所獲得的混合粉末放入石墨模具通過熱壓的方法制成直徑50mm的塊狀樣品，稱之為胚料。具體熱壓制度為：保護氣氛下，熱壓溫度850～950℃，保溫時間30～60min，熱壓壓強為40～200MPa；

(3)熱壓后的胚料在700～900℃下熱擠壓成型，稱之為擠壓型材；

(4)擠壓型材在真空或者保護氣氛下進行時效處理，處理溫度500～800℃，處理時間1～5小時；

(5)將經(jīng)過時效處理的型材軋制或拉拔加工后，按產(chǎn)品尺寸進行機械加工。

本發(fā)明一種Cu/Ti3SiC2電接觸材料，兼具金屬和陶瓷的優(yōu)良性能，不但強度高，而且具備良好的導電性、導熱性，抗熔焊、耐電弧燒蝕、耐腐蝕、抗熱震、抗氧化尤其高溫抗氧化性等優(yōu)良特性。特別是該材料的超低磨擦系數(shù)和自潤滑性，是電接觸材料不可或缺的特性之一。可廣泛應用于電接觸材料，如高低壓電器用觸頭材料、電刷、受電弓滑板等。

(四)具體實施方式

下面對本發(fā)明作進一步說明。

本發(fā)明一種Cu/Ti3SiC2電接觸材料是由純銅粉或銅合金粉與重量百分比為0.01～80.0％、顆粒尺寸在0.01～50μm的Ti3SiC2粉末，通過粉末冶金工藝方法制備的。Ti3SiC2屬六方晶體結(jié)構(gòu)，共棱的TiC八面體被由Si原子形成的Si層所分隔開來，形成特殊的納米尺度層片狀結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)賦予它象石墨一樣具有潤滑性和可加工性，結(jié)合了金屬和陶瓷的許多優(yōu)良性能。Ti3SiC2熔點高達3000℃，具有極好的導電性、導熱性，其導電性與純金屬相當，25℃時導電率達4.7×10⁶sm^-1，導熱率達33.5Wm^-1K^-1。另外，Ti3SiC2所具備的高強度、抗熱震、耐腐蝕、抗氧化，尤其抗高溫氧化性和抗循環(huán)氧化能力以及自潤滑性和超低磨擦系數(shù)等特性，更是電接觸材料所需要的關(guān)鍵特性。

采用Ti3SiC2制備的銅基電接觸材料，更能體現(xiàn)出高強、高導、高韌、自潤滑等特性。采用粉末冶金方法在銅基體中加入Ti3SiC2粉末，不但可以起到彌散強化作用，同時對材料電導率影響很小。作為高低壓電器用觸頭使用可以起到良好的抗熔焊、抗電弧燒蝕、抗氧化特別是抗高溫氧化，提高耐磨性、改善觸頭接觸電阻，降低溫升、提高電壽命等作用。同時，Ti3SiC2金屬陶瓷作為硬質(zhì)質(zhì)點，更易使觸頭表面形成的氧化層剝離脫落。因此更適合應用在各種斷路器和交流接觸器上。作為受電弓滑板、電刷等電接觸材料使用也可以起到減小磨損、抑制電弧燒蝕和腐蝕，延長使用壽命的作用。