[發明專利]一種含硼的碳化鎢銅合金及制備方法

有效

• 申請號: 201710728339.7
• 申請日: 2017-08-23
• 公開（公告）號: CN107619981B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 蘇國平;鐘銘;劉俊海;張建偉;盧豪豪;張志坤
• 申請（專利權）人: 安泰天龍（寶雞）鎢鉬科技有限公司;安泰天龍（天津）鎢鉬科技有限公司;安泰科技股份有限公司
• 主分類號: C22C29/08
• 分類號: C22C29/08;C22C1/05;C04B41/51
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 劉春成;榮紅穎

本發明公開了一種含硼的碳化鎢銅合金，按重量百分比，所述合金由如下組分構成：WC 49.97～80％，Cu 19.97～50％，B 0.01～0.03％；本發明還公開了該合金的制備方法，包括混料步驟、成型劑包覆步驟、壓制成型步驟、燒結步驟、銅液熔滲步驟。本發明提供的含硼碳化鎢銅材料組織結構均勻，硬度高，耐磨性好，其密度為12.5～12.9g/cm³，硬度為35～60HRC，電導率為16～35％。本發明方法的生產效率高，生產成本低。

技術領域

本發明屬于碳化鎢銅復合材料的生產領域，特別涉及一種含硼的碳化鎢銅合金及其制備方法。

背景技術

電觸頭是開關電器的關鍵元件之一，擔負著導通及分斷電流的作用，其質量直接影響開關電器的使用壽命及運行可靠性。觸頭在導通或分斷電路的瞬間，觸頭間會產生電弧放電，引起觸頭的電弧燒損，甚至熔焊。當長時間通過大的額定電流或短路電流時，觸頭間的接觸電阻致使觸頭溫升，出現氧化，甚至熔焊等等。所以衡量一種觸頭材料的優劣不僅要從材料的物理機械性能方面進行評價，還必須考慮其諸多的電性能，如抗電弧侵蝕、耐壓強度、抗熔焊性能、截流水平、耐磨性等。開關電器應用于不同的范圍和環境時，對觸頭材料的要求也不盡相同。如中壓真空斷路器，要求材料有高的開斷能力，但對截流值的要求可適當放寬，而低壓真空接觸器，其對開斷能力要求相對較低，但要求很低的截流值且耐磨性好能頻繁操作，以提高其使用壽命。不同的應用場合，選用不同特性的觸頭材料，這促使了觸頭材料的不斷發展。

鎢及碳化鎢銅復合材料是一類具有優良綜合性能的新型功能材料，既具有優良的導電性，又具有高的強度、硬度和優異的高溫性能，因其良好的抗電蝕、抗熔焊性和低的截流值等特性，廣泛應用于高、中、低壓電器。碳化鎢銅采用高品質碳化鎢粉應用壓制成型-高溫燒結-滲銅工藝生產制造，碳化鎢的含量從50％到80％(重量百分比)，其組織均勻而致密，性能十分優異，具有耐高溫、耐電弧燒蝕、強度高、比重大、導電、導熱性好，易于切削加工等特點，相比鎢銅合金，碳化鎢銅合金具有更高的硬度、耐磨性和抗電弧腐蝕性能，如WC70Cu30硬度為37HRC，加入鎳、硅元素后硬度達47HRC，耐磨性也更加優異。

奧地利的Plansee公司對碳化鎢銅合金的研究較為深入，其產品已經占據國內外各大市場，碳化鎢銅高的硬度、良好的耐磨性能更使其得到了廣泛的應用。我國自上世紀80年代開始進行碳化鎢銅合金的研究，其中WC-Cu(40)合金作為低壓(6kV以下)真空開關管的觸頭材料得到了迅速發展，該合金材料綜合了銅的良好導電導熱性和碳化鎢的高熔點、高硬度、耐腐蝕等優良特性，兼具成本也低等優點得到了各真空開關生產廠家的認可。90年代初，機械電子工業部公布了碳化鎢銅合金的標準SJ/T10168.4-91，規定了碳化鎢銅合金的三種牌號，分別為F6000E、F6001E、F6002E，對應碳化鎢含量為80、70、60％，之后未對碳化鎢銅合金進行標準更新，但隨著產品的推廣和使用，國外對碳化鎢銅合金進行了新的改革，目前常用于生產的碳化鎢銅合金主要有TC5、TC10、TC20、TC53四個牌號，碳化鎢含量分別為50、56、70、70.12％，且綜合性能優異，如表1所示。

表1碳化鎢銅合金的牌號與性能

從表1中可看出，為了提高碳化鎢銅合金的硬度，加入了鎳及硅元素，鎳和硅的加入使得碳化鎢銅合金硬度提高，導電率下降。因此，為了進一步提高現有碳化鎢銅合金的硬度、耐磨性及抗電弧燒蝕能力，需要找到性能更加優異的碳化鎢銅合金及其制備方法。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種含硼的碳化鎢銅合金及其制備方法，本發明的合金產品克服了現有合金導電率低，成本高的問題，采用本發明工藝制備的碳化鎢銅合金組織結構均勻，硬度高，耐磨性高，導電率好，其生產工藝效率高，生產成本大大降低。

為了實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：