[發(fā)明專(zhuān)利]一種復(fù)合納米氧化物改性銅鋯合金電接觸材料及制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911150134.0
• 申請(qǐng)日: 2019-11-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110747366A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 谷文偉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 谷文偉
• 主分類(lèi)號(hào): C22C9/00
• 分類(lèi)號(hào): C22C9/00;C22C32/00;B22F3/02;B22F3/10;H01H1/025
• 代理公司: 37273 青島科通知橋知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 張曉

本發(fā)明公開(kāi)了一種復(fù)合納米氧化物改性銅鋯合金電接觸材料及制備方法，其按重量百分比包括以下組分：氧化鑭0.004?0.05；氧化鈰0.004?0.05；氧化釔0.004?0.05；氧化鈮0.5?5.0；氧化釩0.5?5.0；鎢酸銅0.5?5.0；鋁酸銅0.05?0.5；銅鋯合金余量。本發(fā)明制備得到的復(fù)合納米氧化物改性銅鋯合金電接觸材料具有優(yōu)良的抗燒蝕性、抗熔焊性、電導(dǎo)性，應(yīng)用為電觸頭服役性能穩(wěn)定，持久強(qiáng)度高，保證了電器的可靠性。本發(fā)明意外的發(fā)現(xiàn)原位形成的納米級(jí)鋁酸銅相粒子具有彌散強(qiáng)化作用，提高了材料的強(qiáng)度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電觸頭材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種復(fù)合納米氧化物改性銅鋯合金電接觸材料及制備方法。

背景技術(shù)

眾所周知，大多數(shù)低壓電器觸頭材料都是貴金屬,特別是銀基合金或復(fù)合材料材料。盡管銀基材料可保證觸頭的良好服役特性和電器的可靠工作，卻導(dǎo)致了稀貴金屬的大量消耗。隨著稀貴金屬資源的貧乏和價(jià)格逐漸上揚(yáng)，節(jié)銀和代銀觸頭的需求越來(lái)越強(qiáng)烈。銅作為電接觸材料具有許多優(yōu)越的物理特性：導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、熱容性、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、熔化潛熱和汽化潛熱等指標(biāo)均較高，因此成為最有可能替代銀而成為新一代觸頭材料的基體。

上世紀(jì)80年代末期開(kāi)始，國(guó)內(nèi)外多家研究單位和企業(yè)開(kāi)始開(kāi)展銅基電接觸材料的研究工作，并已經(jīng)申請(qǐng)了二十余份專(zhuān)利，其中部分專(zhuān)利設(shè)計(jì)的銅基觸頭材料較為接近于工程實(shí)際，并取得了一定的應(yīng)用成果。其中最據(jù)代表性的材料是哈爾濱工業(yè)大學(xué)等單位與俄羅斯合作設(shè)計(jì)的銅基無(wú)銀電接觸材。這種材料主要含有金屬銅、鎘、釩、鈮、鉬和氮化硼、金剛石微粉其成分配比如下(wt％)：金剛石粒子0.01-3.0；氮化硼0.05-0.5；鎘0.5-4.0；釩0.1-8.0；鈮0.2-6.0；鉬0.2-5.0；銅余量難熔金屬(釩、鈮、鉬)的總含量不超過(guò)10％。這種材料具有較高的耐電弧燒蝕性，較低的體電阻(2.0-3.8μΩcm)，足夠高的硬度(HB＝60-65)和抗熔焊性，較為穩(wěn)定的接觸電阻。但這種材料的持久強(qiáng)度水平不高，有噴濺和形成金屬須現(xiàn)象出現(xiàn)，導(dǎo)致觸頭在重負(fù)載(AC4)條件下觸頭經(jīng)幾個(gè)周期的循環(huán)操作后，發(fā)生快速損壞。這主要是由于金剛石粒子與銅基體之間的潤(rùn)濕性較差。當(dāng)金剛石粒子與基體之間形成化學(xué)結(jié)合，特別是在金剛石與基體的相界面上形成碳化物時(shí)，可保證結(jié)合強(qiáng)度較高。此時(shí)，要求基體中必須含有大量碳化物形成元素。

盡管這種材料中含有難熔碳化物形成元素(鈮、釩、鉬)，但在相對(duì)較低的燒結(jié)溫度下(＜900℃)，上述金屬形成碳化物的動(dòng)力學(xué)阻力較大，即碳化物難于在燒結(jié)時(shí)形成，相界面結(jié)合強(qiáng)度較低，因此造成觸頭機(jī)械強(qiáng)度較低，尤其是循環(huán)載荷作用下的材料持久強(qiáng)度下降，引起這些都會(huì)使開(kāi)關(guān)電器的可靠性降低。除此之外，上述材料中所添加的難熔金屬元素會(huì)固溶于銅基體之中(盡管固溶度較小)，且在銅基體中的分散系數(shù)較大，因此在沖擊載荷條件下，材料會(huì)表現(xiàn)出較高的塑性。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種復(fù)合納米氧化物改性銅鋯合金電接觸材料，在銅鋯合金中添加納米復(fù)合氧化物，包括氧化鑭、氧化鈰和氧化釔等稀土氧化物、氧化鈮、氧化釩、和鎢酸銅等難熔金屬?gòu)?fù)雜氧化物、以及鋁酸銅復(fù)合氧化物等三類(lèi)氧化物。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種復(fù)合納米氧化物改性銅鋯合金電接觸材料，其按重量百分比包括以下組分：

所述銅鋯合金中鋯的含量為0.1-1.0％。

所述復(fù)合納米氧化物改性銅鋯合金電接觸材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)取配方用量的氧化鑭、氧化鈰、氧化釔、氧化鈮、氧化釩、鎢酸銅、鋁酸銅和銅鋯合金粉末，在混粉機(jī)中混合后，得到混合后的粉末；

(2)將步驟(1)得到的混合后的粉末在鋼質(zhì)模具中壓制成壓胚；

(3)將步驟(2)得到的壓坯在保護(hù)氣氛中進(jìn)行燒結(jié)后，隨爐冷卻至室溫得到燒結(jié)后的材料；