[發明專利]一種銅鉻合金的擠壓加工方法

有效

• 申請號: 201310598688.3
• 申請日: 2013-11-25
• 公開（公告）號: CN103606479A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 陳名勇;顏培濤;覃紹培;唐更生;林毓;葉凡
• 申請（專利權）人: 桂林電器科學研究院有限公司
• 主分類號: H01H11/04
• 分類號: H01H11/04
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 湯凌志

技術領域

本發明涉及一種銅鉻合金觸頭材料的加工方法，尤其涉及銅鉻合金的擠壓加工，該方法是在室溫下進行的擠壓。

背景技術

銅鉻（CuCr，鉻含量：25%-50%質量分數，如鉻含量在50%質量分數以CuCr（50）表示）材料（以下以CuCr代替銅鉻）具有耐電壓強度高、開斷電流能力大、截流值低、抗熔焊性能好等特性，廣泛應用于真空斷路器中，是目前主要的真空斷路器用觸頭材料，也是真空開關首選的觸頭材料。現有技術中，CuCr觸頭材料制備工藝主要有固相燒結法、熔滲法、熔鑄法和真空電弧熔煉法四種，其中固相燒結法成本最低但性能也最差，熔滲法和熔鑄法制造的CuCr觸頭材料性能較好，真空電弧熔煉法制造的CuCr觸頭材料性能最好。

到目前，雖然CuCr觸頭材料性能優異，但基本上僅應用于電功率較大的真空斷路器上，在小功率真空開關上，如真空接觸器，還未得到應用，原因是：

1）小功率真空開關用觸頭規格較小（一般小于34mm），比真空斷路器用的觸頭規格小得多，真空接觸器的電壽命要求高，因此對觸頭性能要求也高；

2）固相燒結法CuCr觸頭雖然易于制成小規格的觸頭，但因其性能低而不能滿足真空接觸器等開關的使用要求；

3）熔滲法CuCr材料雖然可以通過單片壓制和熔滲加工成小規格觸頭，但材料利用率和生產效率低，制造成本高而得不到應用；

4）熔滲法、熔鑄法或真空電弧熔煉法CuCr錠雖然可以通過傳統的熱鍛造方法加工成小規格觸頭，但由于Cu-Cr固態下基本不互溶，Cu-Cr相界面結合很弱，材料塑性差，熱鍛變形時極易開裂，導致成材率低制造成本高而得不到應用。

國內碩士學位論文《Cu-Cr-Zr和Cu-(30%-50%)Cr材料塑性變形及組織性能研究》提及了CuCr的熱擠壓加工方法，但也只限于實驗階段，目前國內仍未能采取熱擠壓加工方法生產CuCr觸頭。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術的不足，提供一種在室溫條件下將熔滲法、熔鑄法或真空電弧熔煉法CuCr錠（鉻含量：25%-50%質量分數）擠壓加工成小規格棒料，變形均勻并能顯著改善CuCr組織性能，以實現小規格CuCr觸頭的制造，滿足真空接觸器等小功率真空開關的使用要求。

本發明涉及CuCr合金的擠壓加工方法，其特征在于包括以下步驟：

1)制備鉻含量在25%-50%的銅鉻合金錠；

2)對錠子進行表面處理：去除錠子表面夾渣與污垢；

3)使用銅質材料緊密包覆錠子圓柱面連同其中一個端面；

4）在銅質材料外均勻涂抹一層潤滑劑；

5）室溫下用擠壓機將上述CuCr合金錠擠壓成所需的小直徑棒料，擠壓時將錠子按端面包覆有銅質材料的一端朝向擠壓模的方向放入擠壓筒進行擠壓，擠壓模采用錐模。

本發明所述CuCr合金的擠壓加工方法，

步驟1）中，制備鉻含量在25%-50%的銅鉻合金錠，目前主要使用熔滲法、熔鑄法或電弧熔煉法制備，但也可包括其他方法；

步驟2）中，需要對錠子進行表面處理，錠子表層凹凸不平、有較硬的夾渣，這些硬夾渣對擠壓不利，易損傷擠壓模，易形成裂紋源，所以要去除，一般是對錠子表面車光，但也可包括其他處理方法以達到去除錠子表面夾渣與污垢目的；

步驟3）中，銅質材料包括銅皮、銅板或銅管等，所用銅質材料的厚度為0.40mm-0.75mm時效果較好，硬度為HB75-130時效果較好，由于CuCr合金Cr含量高，Cr是其中的金屬硬質相，硬度非常高，極易損壞擠壓模，降低擠壓模的壽命，使用銅質材料可將擠壓模與CuCr合金錠隔開，擠壓時錠子朝向擠壓模的端面需要包覆Cu，而后端不需要，可以節約Cu材；

步驟4）中，潤滑劑厚度為0.2mm-0.4mm時效果較好，潤滑劑可以用一般的潤滑劑，但最好使用由45號機油、石墨粉或二硫化鉬粉、硬脂酸鋅組成，其質量百分比為：60-70:36-24:4-6，潤滑劑的作用是，降低擠壓過程中擠壓料與擠壓模間的摩擦系數，從而降低總擠壓力；

步驟5）中，在擠壓時只要將錠子按端面包覆有Cu的一端朝向擠壓模的方向放入擠壓筒進行擠壓，這樣可以保護擠壓模具，提高擠壓模具壽命，同時可以降低擠壓過程擠壓料與擠壓模間的摩擦系數，從而降低總擠壓力，錐模的錐角的大小，2α為65°-75°，定徑帶長度為1mm-5mm；擠壓比為3-5，擠出速度為10mm/s-30mm/s。

采用本發明的CuCr合金的擠壓加工方法，與現有技術相比，本發明的優點：