[發(fā)明專利]晶須增強(qiáng)銅基電接觸材料及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110246215.8
• 申請(qǐng)日: 2011-08-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102426867A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 倪樹(shù)春;王英杰;楊叢濤;劉新志;何肖冰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱東大高新材料股份有限公司
• 主分類號(hào): H01B1/02
• 分類號(hào): H01B1/02;H01B13/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電工觸頭材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種銅基電觸頭材料及制備方法。

背景技術(shù)

?目前公開(kāi)的觸頭專利和正在應(yīng)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。以銅為主成分的銅基電觸頭材料成本低，電性能尚不如銀基觸頭。在觸頭使用量越來(lái)越多的當(dāng)今世界，用于觸頭的白銀逐年增加，這就迫切需要一種能夠完全取代銀基觸頭的電接觸材料。晶須是指在人工控制條件下以單晶形式生長(zhǎng)成的一種纖維，其直徑非常小（微米數(shù)量級(jí)），不含有通常材料中存在的缺陷（晶界、位錯(cuò)、空穴等），其原子排列高度有序，因而其強(qiáng)度接近于完整晶體的理論值。其機(jī)械強(qiáng)度等于鄰接原子間力。晶須的高度取向結(jié)構(gòu)不僅使其具有高強(qiáng)度、高模量和高伸長(zhǎng)率，而且還具有電、光、磁、介電、導(dǎo)電、超導(dǎo)電性質(zhì)。四針狀氧化鋅晶須是迄今所有晶須中唯一具有空間立體結(jié)構(gòu)的晶須，因其獨(dú)特的立體四針狀三維結(jié)構(gòu)，很容易實(shí)現(xiàn)在基體材料中的均勻分布，從而各向同性地改善材料的物理性能，?同時(shí)賦予材料多種獨(dú)特的功能特性，如超高強(qiáng)度、各向同性、優(yōu)異的耐熱性、可調(diào)的電學(xué)性能、納米半導(dǎo)體活性。特別是氧化鋅的熔點(diǎn)高于1800℃，四針狀氧化鋅晶須可耐1720℃的高溫（高于此溫度可能升華）的特點(diǎn)，作為電接觸材料中抗熔焊成份不會(huì)在觸頭表面留下殘余影響導(dǎo)電的成份，具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。碳化硅晶須同樣具有優(yōu)良的機(jī)械性能、耐熱性、耐用腐蝕性以及抗高溫氧化性能，該新產(chǎn)品與基質(zhì)材料具有良好的相容性。特別是在觸頭工作產(chǎn)生電弧時(shí)，碳化硅晶須能夠吸收氧氣，阻止或減少銅基體的氧化，同時(shí)在高溫電弧作用下，其燃燒所產(chǎn)生的一氧化碳可使觸頭表面的氧化銅還原為金屬銅。采用粉末冶金方法在銅基體中加入碳化硅晶須或氧化鋅晶須，在起到彌散強(qiáng)化作用的同時(shí)，對(duì)材料電導(dǎo)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。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高強(qiáng)度、高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱、耐氧化、抗熔焊、耐電弧燒損和電壽命長(zhǎng)碳化硅晶須或氧化鋅晶須增強(qiáng)銅基電接觸材料及其制備工藝。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

晶須增強(qiáng)銅基電接觸材料由電解銅粉、銅合金粉和晶須組成，晶須為碳化硅晶須或者四針狀氧化鋅晶須，晶須占電接觸材料總重量的0.05～10％；銅合金粉中含有占電接觸材料總重量0.05～5%的鋁、鋯、碲、銀、鈦、硼、稀土元素中的一種或任何組合。

一種晶須增強(qiáng)銅基電接觸材料的制備方法如下：

(1)?晶須與電解銅粉、銅合金粉按比例混合，在氬氣保護(hù)氣氛下，在高能球磨機(jī)上球磨6～12小時(shí)，得到均勻的混合粉末；所述的電解銅粉和銅合金粉平均粒度為－200目；銅合金粉含有的鋁、鋯、碲、銀、鈦、硼、稀土元素中的一種或任何組合，銅合金粉用水霧化法制成；

(2)?將所獲得的混合粉末用冷等靜壓機(jī)在250～300MPa下冷等靜壓成直徑為?50mm的圓柱體坯料；

(3)?將圓柱體坯料在氬氣保護(hù)氣氛下燒結(jié)1～4小時(shí)，溫度800～1000℃；

(4)?燒結(jié)后的坯料在500～600噸的壓力下復(fù)壓；

(5)?復(fù)壓后的坯料在氬氣保護(hù)氣氛下于800～960℃復(fù)燒，燒結(jié)溫度為1～2小時(shí)；

(6)?復(fù)燒后的坯料于700～950℃下熱擠壓成板材；

(7)?板材在氬氣保護(hù)氣氛下進(jìn)行時(shí)效處理，處理溫度500～870℃，處理時(shí)間1～3小時(shí)；

(8)?將經(jīng)過(guò)時(shí)效處理的型材軋制或拉拔加工后，按產(chǎn)品尺寸進(jìn)行沖裁加工。

本發(fā)明晶須增強(qiáng)銅基電接觸材料，兼具金屬和陶瓷的優(yōu)良性能，不但強(qiáng)度高，而且具備良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性，抗熔焊、耐電弧燒蝕、耐腐蝕、抗氧化尤其高溫抗氧化性等優(yōu)良特性。可廣泛應(yīng)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。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

本發(fā)明晶須增強(qiáng)銅基電接觸材料是由電解銅粉、銅合金粉與重量百分比為0.05～10％的碳化硅晶須或氧化鋅晶須通過(guò)粉末冶金工藝方法制備。

實(shí)施例1：

（1）碳化硅晶須：1.5kg；含銀1kg的銀銅合金粉：10kg和電解銅粉：88.5kg在氬氣保護(hù)氣氛下，在高能球磨機(jī)上球磨6小時(shí)，得到均勻的混合粉末；所述的電解銅粉和銀銅合金粉平均粒度為－200目；銀銅合金粉用水霧化法制成；