[發明專利]一種細晶低氧CuCr觸頭材料的生產方法

有效

• 申請號: 201610178467.4
• 申請日: 2016-03-28
• 公開（公告）號: CN105734328B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 王發展;張院;陳海鵬
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C9/00;B22F1/00;B22F3/15
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所61216
• 代理人: 李婷

技術領域

本發明屬于高壓電器開關觸頭材料領域，涉及銅鉻觸頭材料，具體涉及一種細晶低氧CuCr觸頭材料的生產方法。

背景技術

CuCr觸頭具有高導電率、熱導率和良好的耐電壓、抗燒損、抗熔焊及低截流等特性而被廣泛應用于電力系統，氣體、雜質含量和顯微組織形貌等是決定其性能的關鍵。低的氣體和雜質含量，保證真空斷路器在開斷過程中不會因為放氣造成電弧重燃及熔焊。Cu、Cr顆粒尺寸盡可能細小，分布均勻。保證在開斷過程中不會因為Cr分布不均或過大造成電弧能量在富鉻處聚集導致觸頭表面過度燒蝕和熔焊而引起開斷失敗。

目前粉末冶金制取銅鉻系觸頭合金的方法,主要有兩種：

(A)混粉法：將一定比例的Cu粉和Cr粉充分混合，冷壓成型，再經真空燒結或熱等靜壓而成，混粉法的優點是工藝簡單，成熟度高，缺點是對原材料氣體含量有極為嚴格的要求，很難獲得低氣體含量的產品，致密度較低也是一個重要的缺點。

(B)熔滲法：將適量的Cr粉和其他組分充分混合壓制，在真空或惰性保護氣氛中燒結成一定孔隙度的Cr骨架，而后在真空中滲Cu，由于毛細作用，液態Cu液被吸入骨架的孔隙中，形成致密度在98％理論密度以上的致密的CuCr觸頭合金。

綜上所述，目前的粉末冶金制取銅鉻系觸頭合金的方法很難獲得低氣體含量的產品，具有致密度較低、晶粒粗大、縮孔及熔滲缺陷等。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于，提供一種細晶低氧CuCr觸頭材料的生產方法，以便得到高性能、低氣體含量和低夾雜物的銅鉻合金觸頭材料。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案予以實現：

一種細晶低氧CuCr觸頭材料的生產方法，該生產方法以高氧含量的電解鉻粉為原料，即以氧含量為3000ppm的電解鉻粉為原料，該生產包括以下步驟：

步驟一，將電解鉻粉、銅粉及光譜純石墨粉配樣得到混和粉末，以重量計，混合粉末中，電解鉻粉的質量與銅粉的質量總和為100份，其中電解鉻粉與銅粉的質量比為(25～50)：(50～75)，光譜純石墨粉的質量為電解鉻粉的質量與銅粉的質量總和的0.2％～0.5％；

步驟二，在惰性氣體保護下，采用三維混合機對混合粉末三向轉動均勻混合3～4h；

步驟三，將混合均勻的混合粉末放入石墨坩堝，然后將石墨坩堝放至箱式干燥箱內，在50～80℃的溫度下進行干燥，保持48～72h；

步驟四，取出裝有混合粉的石墨坩堝放入真空熱壓爐內進行真空加熱還原，先抽真空至爐內真空度小于等于6.5×10^-3Pa，加熱升溫至1100℃～1400℃，保溫2～4h，隨爐冷卻至室溫取出CuCr燒結樣品；

步驟五，將CuCr燒結樣品放入包套內，抽真空至1.0×10^-4Pa，加熱到400～700℃，保溫1～2h，封裝；

步驟六，將包套放入熱等靜壓機內，充入惰性氣體施加壓力載荷至130～150MPa,加熱升溫至1000～1080℃，保溫3～4h，隨爐冷卻，取出得到細晶低氧CuCr觸頭材料。

本發明還具有如下區別技術特征：

所述的惰性氣體為氬氣或氦氣。

步驟四中，在真空熱壓爐內進行真空加熱還原，爐內真空度需達到6.5×10^-3Pa以下方可進行加熱，整個真空加熱還原過程爐內環境真空度持續保持在小于等于6.5×10^-3Pa的水平。

步驟四中，所述保溫的溫度為1100～1400℃。

步驟四中，真空熱壓爐進行真空加熱還原的升溫速率為5～8℃/min。

步驟五中，根據包套材料的選取原則,保證可靠的氣密性和良好的強度、塑性前提下,考慮到易加工成形、易剝離以及良好的經濟實效選用Q235鋼作為包套的材料。

步驟六中，熱等靜壓機內施加壓力載荷的速率為1～2MPa/min。

本發明與現有技術相比，具有如下技術效果：

本發明的方法生產的CuCr觸頭在相對密度和力學性能方面優于傳統粉末冶金工藝；在晶粒度、球形度、相對密度和力學性能等指標方面也優于熔滲工藝。本發明的優點是，工藝靈活性高，易于大批量工業化生產，通過一套設備可生產出不同Cr含量的系列CuCr觸頭材料。

以下結合實施例對本發明的具體內容作進一步詳細解釋說明。

具體實施方式