[發明專利]一種電子束熔滲制備銅鎢觸頭的方法

有效

• 申請號: 201710182367.3
• 申請日: 2017-03-24
• 公開（公告）號: CN106997811B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發明（設計）人: 郭光耀;卓君;周寧;王楨
• 申請（專利權）人: 西安智熔金屬打印系統有限公司
• 主分類號: H01H1/025
• 分類號: H01H1/025;H01H1/023;H01H11/04;B22D23/04;H01R43/00
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 趙勍毅

本發明公開了一種電子束熔滲制備銅鎢觸頭的方法，包括以下順序步驟：s1.制取觸頭材料；s2.根據電子束熔絲裝置設置熱源參數；s3.在石墨舟中利用電子束持續散焦預熱鎢坯；s4.調整電子束與銅絲位向關系，并通過高速運動電子束與銅絲之間的交互作用，產生能量轉換熔融金屬銅絲；s5.以恒定速度移動工作平臺；s6.返回步驟s4，直至熔滲過程結束。本發明的優勢在于：電子束熔滲法尤其適合小批量、質量分數配比不同的銅鎢合金制備，制造過程僅需計算滿足質量分數要求的銅絲長度；電子束裝置所具備的真空環境適合銅合金的制備，可最大限度的避免氧化，提高熔滲效果。

技術領域

本發明涉及觸頭材料領域，尤其涉及一種電子束熔滲制備銅鎢觸頭的方法。

背景技術

電觸頭是高壓開關和斷路器中重要的接觸元件，目前應用較成熟的高壓電觸頭材料為銅鎢復合材料。銅鎢觸頭材料因具有良好的耐電弧侵蝕性、抗熔焊性及高強度而廣泛應用于各種高壓開關和斷路器。銅鎢觸頭材料傳統制備方法為粉末冶金法和熔滲法：①粉末冶金法：將一定量的鎢粉和銅粉混合配粉后壓制燒結成型；②熔滲法：鎢粉在模具中壓制燒結成具有一定孔隙度的鎢骨架坯，將其與浸銅片疊置并置于真空或氣氛保護環境中，加熱到銅熔點以上一定溫度，液態銅借助毛細管作用浸入到鎢骨架孔隙中，最終得到銅鎢整體熔滲材料。

但以上兩種工藝方法均有各自弊端：粉末冶金法制備的觸頭材料的導電性和導熱性、機械性能較熔滲法差。而熔滲法作為目前廣泛使用的觸頭材料制備方法，生產過程需要模具制造、坯體燒結、整體熔滲等輔助工序，因此生產周期較長、適合大批量零件的生產。對于小批量、供貨期要求短的產品，這種方法顯然也不適用。

目前以電子束作為熱源的技術主要用于焊接、物相沉積、鉆孔、增材成型等領域，在熔滲領域尚無應用。電子束熔滲是以高能量密度電子束流為熱源與金屬絲材交互作用，使金屬絲材熔化后浸入坯體中，從而實現熔滲過程。

公開號為CN101279365A的發明專利，公開了一種高抗電弧燒蝕的銅鎢電觸頭材料的制備方法。該方法按以下步驟進行：首先按比例稱量銅粉、鎢粉以及稀土單質，然后將20～40％的銅粉、鎢粉以及稀土單質放在高能球磨機中進行機械合金化；再將余下的銅粉、鎢粉以及添加的鎳粉和乙醇進行共同機械混合；在模具中壓制成型；最后將壓坯裝入高溫保護氣氛燒結爐中采用熔滲技術燒結成型即可得到。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案為：一種電子束熔滲制備銅鎢觸頭的方法，其特征在于，包括以下順序步驟：

s1.制取觸頭材料；

s2.根據電子束熔絲裝置設置熱源參數；

s3.在石墨舟中利用電子束持續散焦預熱鎢坯；

s4.調整電子束與銅絲位向關系，并通過高速運動電子束與銅絲之間的交互作用，產生能量轉換熔融金屬銅絲；

s5.以恒定速度移動工作平臺；

s6.返回步驟s4，直至熔滲過程結束。

進一步地，步驟s1包括以下步驟：

s11.設定銅的質量分數；

s12.根據銅鎢觸頭直徑、銅鎢觸頭高度、銅鎢觸頭密度、銅絲密度以及焊絲直徑計算出滿足試樣中銅質量分數要求所需要的銅絲長度。

進一步地，步驟s2中的所述熱源參數包括束流參數、聚焦電流參數以及速度矢量參數，其中，所述速度矢量參數還包括送絲速度和工作臺運動速度。

進一步地，步驟s2還需要設置熔滲時間，即在設置的熔滲時間內完成銅絲的熔融過程。

進一步地，步驟s3中，電子束持續散焦預熱鎢坯至1400℃±50℃溫度。

進一步地，步驟s4中，調整電子束與銅絲位向關系，保證電子束能量集中在銅絲尖端。