[發(fā)明專利]一種新型中高導(dǎo)耐蝕抗氧化多元銅合金

在審

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• 申請日: 2019-11-18
• 公開（公告）號: CN110835700A
• 公開（公告）日: 2020-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊倩倩;趙墨林;徐宇;劉源;王耀;王彪;呂雨桐;劉世欣;邵星海;車傳強(qiáng);薛守洪;劉瓊;王楚;都亮;白格平;王琪;紀(jì)巍
• 申請（專利權(quán)）人: 內(nèi)蒙古電力（集團(tuán)）有限責(zé)任公司內(nèi)蒙古電力科學(xué)研究院分公司;清華大學(xué)天津高端裝備研究院洛陽先進(jìn)制造產(chǎn)業(yè)研發(fā)基地
• 主分類號: C22C9/00
• 分類號: C22C9/00;C22C1/02;C22F1/08;H01B1/02
• 代理公司: 北京中原華和知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11019
• 代理人: 賈雙明;壽寧

一種新型中高導(dǎo)耐蝕抗氧化多元銅合金，包括的組分及各組分的重量百分含量為：0.2?1.1％的鉻，0.01?0.3％的鋁，0.01?0.3％的錫,0.01?0.5％的銀，0.01?1.0％的稀土元素，余量為銅以及不可避免的雜質(zhì)，且雜質(zhì)的重量百分含量低于0.01％。本發(fā)明以銅作為基底材料，可以保證觸頭材料優(yōu)良的導(dǎo)熱、導(dǎo)電能力，同時(shí)也能夠發(fā)揮微量元素的作用，在高導(dǎo)高強(qiáng)的基礎(chǔ)上，顯著提高電觸頭材料的抗氧化性和耐蝕性。試驗(yàn)結(jié)果表明，在導(dǎo)電率由99.1％IACS降低到90.45％IACS的基礎(chǔ)上，其自腐蝕電壓由?0.35V提高到?0.263V，耐蝕性傾向降低了近20％，自腐蝕電流密度由0.2742μA/mm²到0.1972μA/mm²，其腐蝕速率降低了25％左右。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種銅基合金，尤其是涉及一種多元微合金化新型中高導(dǎo)耐蝕抗氧化性銅合金。

背景技術(shù)

在電接觸材料領(lǐng)域，常用的電接觸材料有3大類：純金屬電接觸材料、合金電接觸材料和復(fù)合電接觸材料。金、銀因其優(yōu)良的導(dǎo)電性能，成為人們使用中最理想的電接觸材料，近年來，隨著全球貴金屬價(jià)格的攀升，尋求可以代替的材料成為企業(yè)創(chuàng)新、發(fā)展的主要途徑。隨著研究人員對電觸頭材料的不斷探索，各類性能優(yōu)異的觸頭材料不斷涌現(xiàn)，總體來說具有以下幾個(gè)方面特點(diǎn)：

1.以貴金屬作為電觸頭材料，其導(dǎo)電性能能夠很好地滿足使用性能，但價(jià)格劣勢在很大程度上限制其廣泛使用和推廣，而一旦損耗，將很難二次回收利用，造成成本的提高。

2.一般電觸頭材料為了保證導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，普遍采用純銅作為電接觸材料，純銅在其抗拉強(qiáng)度、硬度等方面存在明顯不足，尤其是對于大氣環(huán)境惡劣的工況，純銅的表面極易被氧化、腐蝕，生成的銅銹進(jìn)而影響導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，比如高壓變電站所使用的隔離開關(guān)的電觸頭材料，由于所服役工況的特殊性，其表面氧化、銹蝕嚴(yán)重，導(dǎo)致接觸電阻增大，進(jìn)而引起觸頭發(fā)熱甚至燒毀等重大電力事故問題。為解決前述問題，通常采用表面打磨與重新鍍銀的方式，也只能暫時(shí)緩解表面發(fā)熱、溫度過高的問題，并不能從根本上解決問題，同時(shí)也造成了維護(hù)成本大幅度提高和潛在的安全事故隱患等問題。

3.在純銅的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的二元合金，性能方面有了很高的提升，但仍存在一定的不足。例如，Cu-Bi具有良好的抗熔焊性、較低的截流值、一定的開斷能力，但強(qiáng)度低、電弧侵蝕大，故觸頭壽命較短；Cu-W具有較高的耐電弧侵蝕性、抗熔焊性、高強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，但其開斷能力不大，只適用于小容量的真空斷路器和真空接觸器；Cu-Cr具有較高耐電壓強(qiáng)度、大的分?jǐn)嗳萘俊⒑軓?qiáng)的吸氣能力、耐損蝕特性好、截流值不太高等優(yōu)點(diǎn)，但其耐壓能力不如Cu-W，抗熔焊性略遜于Cu-Bi，截流值高于Ag-W等。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有的電觸頭材料在高導(dǎo)電、高強(qiáng)度的基礎(chǔ)上對耐蝕性、抗氧化能力兼顧不足的問題，本發(fā)明的目的在于提出一種以銅為基底材料并通過添加多種不同的微量金屬元素同時(shí)采用真空熔煉技術(shù)制備的多元銅合金，使其在不大幅度降低其導(dǎo)電性的同時(shí)顯著提高強(qiáng)硬度、耐蝕性及抗氧化性，從而提高電觸頭材料的使用壽命，以滿足在特殊工業(yè)大氣環(huán)境下的使用要求。