[發明專利]Cu-Cr2Nb合金及其制備方法、銅基電觸頭及其制備方法，以及高壓隔離開關

在審

• 申請號: 201910276051.X
• 申請日: 2019-04-08
• 公開（公告）號: CN110218896A
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 韓建軍;劉源;錢文曉;郭金剛;黨樂;張俊雙;張云良
• 申請（專利權）人: 國網內蒙古東部電力有限公司電力科學研究院;河北清華發展研究院;國家電網有限公司
• 主分類號: C22C9/00
• 分類號: C22C9/00;C22C1/02;B22C9/06;H01H11/04
• 代理公司: 北京華進京聯知識產權代理有限公司 11606
• 代理人: 王賽;哈達

本發明提供一種Cu?Cr₂Nb合金及其制備方法、銅基電觸頭及其制備方法，以及高壓隔離開關，所述Cu?Cr₂Nb合金的制備方法包括以下步驟：提供含Cu、Cr和Nb的合金熔體，所述Cr和Nb在所述合金熔體中的質量百分含量為10％～30％；將所述合金熔體澆入紫銅模具的板狀模腔中凝固制得厚度小于或等于8mm的Cu?Cr₂Nb合金板材。

技術領域

本發明涉及電觸頭復合材料制備技術領域，特別是涉及一種Cu-Cr₂Nb合金及其制備方法、銅基電觸頭及其制備方法，以及高壓隔離開關。

背景技術

觸頭材料是決定電力系統真空斷路器性能的關鍵因素之一。觸頭材料一般由高熔點的難熔組元和低熔點的導電組元(Cu或Ag)按適當的配比而成，兩組元組成偏晶合金的形式，從而能夠保留兩組元各自特性。隔離開關觸頭材料通常為Cu-Cr系或Cu-W系，目前在中壓，特別是大功率真空開關領域，主要采用Cu-Cr系觸頭材料，但隨著真空斷路器向著高電壓、大容量、小型化方向的發展，Cu-Cr、Cu-W觸頭材料在抗熔焊性能、開斷電流能力和抗燒蝕能力等方面都不能滿足需求。

用Cr₂Nb代替Cr作為Cu基觸頭材料的難熔組元可以顯著提高觸頭材料的導電、導熱性以及開斷電流能力，并可降低氧含量。Laves相Cr₂Nb為拓撲密排結構，其空間填充度很高，沒有能容納Cu原子的間隙位置。此外，Laves相Cr₂Nb不僅硬度高、熔點高，而且具有非常好的高溫抗氧化性和室溫、高溫強度及非常高的蠕變抗力和優異的熱腐蝕能力。為了保證觸頭用于高壓隔離開關時的分段能力、抗熔焊性能和抗燒蝕能力，需要高含量的Cr₂Nb，但現有技術中制備高Cr₂Nb含量的Cu-Cr-Nb合金為粉末冶金法，工藝復雜且成本高，而傳統鑄造方法則不容易制備出結構均勻，Cr₂Nb相均勻分布在Cu基體中的電觸頭材料。

發明內容

基于此，有必要提供一種基于鑄造法的Cu-Cr₂Nb合金的制備方法及Cu-Cr₂Nb合金、銅基電觸頭及其制備方法，以及高壓隔離開關。

本發明提供一種Cu-Cr₂Nb合金的制備方法，包括以下步驟：

提供含Cu、Cr和Nb的合金熔體，所述Cr和Nb在所述合金熔體中的質量百分含量為10％～30％；

將所述合金熔體澆入紫銅模具的板狀模腔中凝固制得厚度小于或等于8mm的Cu-Cr₂Nb合金板材。

在其中一個實施例中，所述紫銅模具包括用于形成所述Cu-Cr₂Nb合金板材的兩個紫銅板，所述兩個紫銅板相互間隔的距離為所述Cu-Cr₂Nb合金板材的厚度以形成所述板狀模腔。

在其中一個實施例中，所述紫銅板外設置有用于降溫的水冷裝置。

在其中一個實施例中，所述紫銅板的厚度為75mm至100mm，所述板狀模腔的厚度為4mm至8mm。

在其中一個實施例中，所述提供含Cu、Cr和Nb的合金熔體的步驟包括，提供Cu、Cr和Nb三種金屬，將所述Cu、Cr和Nb三種金屬一起進行熔煉。

在其中一個實施例中，所述提供含Cu、Cr和Nb的合金熔體的步驟包括，提供Cu、Cr和Nb三種金屬，先將Cr和Nb熔煉成Cr₂Nb合金，然后將所述Cr₂Nb合金與金屬Cu一起進行熔煉。

在其中一個實施例中，所述熔煉的次數為3～4次，每次熔煉后均將所述金屬降溫成固體，每次熔煉的時間為10min～15min。