[發明專利]一種新型中高導耐蝕抗氧化多元銅合金

在審

• 申請號: 201911129655.8
• 申請日: 2019-11-18
• 公開（公告）號: CN110835700A
• 公開（公告）日: 2020-02-25
• 發明（設計）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;薛守洪;劉瓊;王楚;都亮;白格平;王琪;紀巍
• 申請（專利權）人: 內蒙古電力（集團）有限責任公司內蒙古電力科學研究院分公司;清華大學天津高端裝備研究院洛陽先進制造產業研發基地
• 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權代理有限責任公司 11019
• 代理人: 賈雙明;壽寧

一種新型中高導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，且雜質的重量百分含量低于0.01％。本發明以銅作為基底材料，可以保證觸頭材料優良的導熱、導電能力，同時也能夠發揮微量元素的作用，在高導高強的基礎上，顯著提高電觸頭材料的抗氧化性和耐蝕性。試驗結果表明，在導電率由99.1％IACS降低到90.45％IACS的基礎上，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。

技術領域

本發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耐蝕抗氧化性銅合金。

背景技術

在電接觸材料領域，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合電接觸材料。金、銀因其優良的導電性能，成為人們使用中最理想的電接觸材料，近年來，隨著全球貴金屬價格的攀升，尋求可以代替的材料成為企業創新、發展的主要途徑。隨著研究人員對電觸頭材料的不斷探索，各類性能優異的觸頭材料不斷涌現，總體來說具有以下幾個方面特點：

1.以貴金屬作為電觸頭材料，其導電性能能夠很好地滿足使用性能，但價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電、導熱性能，普遍采用純銅作為電接觸材料，純銅在其抗拉強度、硬度等方面存在明顯不足，尤其是對于大氣環境惡劣的工況，純銅的表面極易被氧化、腐蝕，生成的銅銹進而影響導電、導熱性能，比如高壓變電站所使用的隔離開關的電觸頭材料，由于所服役工況的特殊性，其表面氧化、銹蝕嚴重，導致接觸電阻增大，進而引起觸頭發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，也只能暫時緩解表面發熱、溫度過高的問題，并不能從根本上解決問題，同時也造成了維護成本大幅度提高和潛在的安全事故隱患等問題。

3.在純銅的基礎上發展而來的二元合金，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、高強度等優點，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具有較高耐電壓強度、大的分斷容量、很強的吸氣能力、耐損蝕特性好、截流值不太高等優點，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。

發明內容

為解決現有的電觸頭材料在高導電、高強度的基礎上對耐蝕性、抗氧化能力兼顧不足的問題，本發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采用真空熔煉技術制備的多元銅合金，使其在不大幅度降低其導電性的同時顯著提高強硬度、耐蝕性及抗氧化性，從而提高電觸頭材料的使用壽命，以滿足在特殊工業大氣環境下的使用要求。