[發明專利]一種鎢骨架的銅鎢合金制造方法

有效

• 申請號: 201210232169.0
• 申請日: 2012-07-06
• 公開（公告）號: CN102747239A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 王海洪;石敬;田長輝
• 申請（專利權）人: 中國西電電氣股份有限公司
• 主分類號: C22C1/04
• 分類號: C22C1/04;C22C1/08;C22C27/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 田洲

技術領域：

本發明屬于高壓電觸頭領域，尤其涉及銅鎢合金制造方法。

背景技術：

隨著電力工業及電網建設的迅速發展，高壓開關的電壓等級越來越高，達到1000KV以上，對高壓電觸頭抗燒損性能要求愈來愈高。越來越多的開關用戶希望使用體積小巧，抗燒損性能好，長期使用可靠性高的高壓電觸頭。

目前，高壓電觸頭耐電弧部分主要采用銅鎢合金，銅鎢合金是一種假合金，采用鎢粉與一定比例的銅粉機械混合，加丁鈉橡膠的溶劑油溶液再混合，通過粉末壓制、燒結熔滲工序過程的粉末冶金方法制造。鎢粉與銅粉混合方法生產的高壓電觸頭，由于鎢（熔點3410℃）與銅互不固溶，在1250℃～1400℃燒結溫度下，鎢粉與鎢粉在尖角處有限連接，主要靠銅（熔點1083℃）作為粘接劑連接，在電弧高溫與吹力作用下，電弧接觸面銅蒸發，造成銅鎢合金成片狀剝落，燒損嚴重（參見圖5），220KV電壓等級以上，在SF6氣氛下，燒損在3mm以上，影響高壓開關多次開斷性能，此現象電壓等級越高越嚴重。發明內容：

本發明的目的在于克服上述現有制造方法的缺點，提供一種新型的鎢骨架的銅鎢合金制造方法，該鎢骨架的銅鎢合金制造方法所制備的銅鎢合金抗燒損性能好，長期使用可靠性高。

為了解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種鎢骨架的銅鎢合金制造方法，包括以下步驟：在鎢粉顆粒表面包覆一層過渡族金屬的化合物，然后在氫氣氣氛中于600~1000℃進行還原處理；接著，向其中加入造孔劑進行混合，混合均勻后在模具中壓制成型坯塊，接著，脫除造孔劑，形成蜂窩狀的鎢骨架，然后在氫氣氣氛中于1450~1550的溫度下預燒結，使鎢骨架連接起來，最后在鎢骨架上放置銅材進行燒結，銅熔滲到鎢骨架之間，制成鎢骨架的銅鎢合金。

所述鎢粉顆粒為3~15μm，鎢粉顆粒在包覆過渡族金屬的化合物前，先在H₂氣氛600℃～1000℃溫度下還原處理2～4小時。

過渡族金屬的化合物為NiCl₂·6H₂O，其以溶解在無水乙醇溶液中的形式包覆鎢粉顆粒。

在氫氣氣氛中于600~1000℃進行還原處理后，鎢粉顆粒表面均勻包覆金屬鎳，鎳含量為鎳與鎢粉總質量的2%～6%。

所述造孔劑選用石蠟，石蠟以溶解在溶劑油中的形式加入；所述脫除造孔劑的具體方法為：將壓制成型坯塊在氫氣氣氛中于300~500℃溫度下脫除石蠟。

所述鎢骨架上放置銅材后的燒結條件為：氫氣氣氛，溫度為：1400℃～1550℃。

所述銅材為過量的銅材。

預燒結的時間為3~4小時。

一種鎢骨架的銅鎢合金制造方法，包括以下步驟：

1）選擇平均粒度3～15μm的鎢粉，在H₂氣氛600℃～1000℃溫度下，2～4小時還原處理；

2）通過NiCl₂·6H₂O的無水乙醇溶液液體方式均勻包覆在鎢粉顆粒表面；

3）將氯化鎳包覆的鎢粉在H₂氣氛600℃～1000℃溫度下，2～4小時還原處理，鎢粉顆粒表面均勻包覆金屬鎳，鎳含量為鎳與鎢粉總質量的2%～6%；

4）將溶解在溶劑油中石蠟和包覆金屬鎳鎢粉顆粒混合均勻；

5）包覆金屬鎳鎢粉顆粒、石蠟溶液混合物在模具中壓制成型坯塊；

6）坯塊在H₂氣氛300℃～500℃溫度下，3~6小時脫除石蠟，形成蜂窩狀鎢骨架；

7）鎢骨架在H₂氣氛1450℃～1550℃溫度下，3~4小時預燒結，使鎢粉顆粒在鎳的橋接作用連接起來，燒結成蜂窩狀鎢骨架坯；

8）在鎢骨架坯上放置過量銅材,在H₂氣氛1400℃～1550℃溫度下,滲銅2~4小時,銅熔滲到鎢骨架之間，制成形成鎢骨架的銅鎢合金。

所述銅鎢合金為CuW80；步驟4）中壓制的坯塊密度為12.2~12.4g/mm³。

與現有技術相比，本發明方法至少具有以下優點：為了降低鎢粉表面的活化能，在鎢粉顆粒外面包覆一層過渡族金屬，該金屬能與鎢形成固溶體，可以在不是很高的燒結溫度下，通過該金屬的搬運作用，在鎢粉顆粒之間進行表面擴散和有限體積擴散，使鎢粉顆粒連接起來，形成蜂窩狀骨架，該金屬與銅也能形成固溶體，從而增加了鎢與銅的濕潤性，再在毛細管和重力作用下，銅熔滲到鎢骨架之間，制造成銅鎢合金。

附圖說明：