[發(fā)明專利]一種層狀成分分布強化CuCr基觸頭材料的制備方法

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• 申請日: 2020-06-05
• 公開（公告）號: CN111633214A
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發(fā)明（設計）人: 魏鑫;陳霖鉛;曾楊鵬;王美琪;賈磊;張亞龍;陶世平;謝輝
• 申請（專利權）人: 西安航空學院
• 主分類號: B22F7/02
• 分類號: B22F7/02;B22F3/14;B22F9/04;H01H11/04
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發(fā)明公開了一種層狀成分分布強化CuCr基觸頭材料的制備方法，該方法按配比稱量Cr粉和Ni粉或Mo粉或W粉或Ti粉，在氬氣氣氛保護下球磨24小時后與Cu粉混合均勻，在0.5MPa下壓制成2～4mm高的預制體A；將按配比將Cu粉與Cr粉混合30分鐘后并在0.5MPa下壓制成8～15mm高的基體B；將A放置B上，在40MPa壓力下真空熱壓燒結(jié)制備成層狀成分分布的CuCr基觸頭材料。本發(fā)明通過上述制備方法，生產(chǎn)CuCr基觸頭材料添加的強化元素種類和含量不受限；同時具有層狀成分分布的CuCr基體觸頭材料在保證觸頭力學性能和電導率的前提下，節(jié)約原料成本并提高CuCr基觸頭材料的耐擊穿電壓強度，解決了現(xiàn)在感應熔煉制備方法存在的強化元素種類和含量添加受限及耐擊穿電壓強度提高有限的問題。

技術領域

本發(fā)明涉及CuCr基觸頭材料技術領域，具體為一種層狀成分分布強化CuCr基觸頭材料的制備方法。

背景技術

CuCr作為觸頭材料，由于其較好的耐擊穿電壓強度、穩(wěn)定的燃弧、抗熔焊等性能已經(jīng)被廣泛應用于中高壓真空斷路器中，目前，商用CuCr觸頭主要采用中頻真空感應熔煉的制備方法，其基本工藝過程是將Cu塊和Cr塊在中頻感應爐中熔化，添加少量的強化元素(如：質(zhì)量百分數(shù)小于0.5的鎳元素)，攪拌均勻后在銅模中冷卻制備成CuCr基合金鑄錠，最后采用機械加工成觸頭，隨輸變電路中電壓的提升，對CuCr觸頭提出了需具有更高開斷能力的要求，即更高的耐電擊穿電壓強度，但受制備方法、添加元素種類和含量等因素的限制，進一步提升CuCr觸頭材料的耐電壓強度并保證電導率比較困難，同時，由于CuCr觸頭在開斷過程中，受電弧作用的僅為觸頭材料表面約200～500微米的厚度，因此，尋找一種工藝簡單、成本低廉且適合工業(yè)化生產(chǎn)的層狀成分分布強化CuCr基觸頭材料的制備方法具有較高的市場價值。

現(xiàn)有的技術缺點是采用真空感應熔煉方法并添加少量強化元素制備CuCr觸頭材料，提高其耐擊穿電壓強度效果有限，且部分添加元素會與Cu基體部分固溶會導致電導率的急劇下降，不能滿足真空斷路器對觸頭材料導電的要求；同時，該方法為整體的觸頭材料制備，不利于節(jié)約原料成本，本發(fā)明通過首先在氬氣保護下，稱取一定量的Cr粉并分別和添加質(zhì)量百分數(shù)為1％～15％的Ni或Mo或W或Ti粉混合，采用機械球磨方法制備成Cr合金，隨后按比例將Cr合金粉與Cu粉均勻混合并壓制成厚度約為2～4mm的Cu(Cr合金)薄片(A預制體)；其次將Cu粉和Cr粉末按照所需比例(Cr含量：10％-50％)混合均勻并壓制成CuCr觸頭基體(B基體)，將A置于B基體上真空熱壓燒結(jié)制備成具有層狀成分分布的CuCr基體觸頭材料，在保證觸頭力學性能和電導率的前提下，節(jié)約成本并提高CuCr基觸頭材料的耐擊穿電壓強度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種層狀成分分布強化CuCr基觸頭材料的制備方法，具備生產(chǎn)CuCr基觸頭材料添加的強化元素種類和含量不受限的特點，同時以真空熱壓燒結(jié)制備成具有層狀成分分布的CuCr基體觸頭材料，在保證觸頭力學性能和電導率的前提下，節(jié)約成本并提高CuCr基觸頭材料的耐擊穿電壓強度的優(yōu)點，解決現(xiàn)有的CuCr觸頭材料制備方法存在的添加強化元素種類和含量受限及提高耐擊穿電壓強度有限的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種層狀成分分布強化CuCr基觸頭材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：在真空手套箱中按配比將稱量好的Cr粉和Ni粉或Mo粉或W粉或Ti粉裝入球磨罐中，在罐中加入球磨介質(zhì)和磨球后密封取出，在球磨機上進行機械球磨；

步驟二：球磨24小時，使Cr粉末與添加粉末均勻的合金化；

步驟三：在真空手套箱中將步驟二的球磨罐中制得的Cr合金粉按配比添加Cu粉，球磨罐密封，在球磨機上混粉30min；

步驟四：將步驟三制得的Cu粉和Cr合金粉末的混合粉末預壓成薄片(A預制體)；

步驟五：按配比將稱量Cr粉和Cu粉，裝入球磨罐中，在罐中加入球磨介質(zhì)和磨球后密封，在球磨機上混粉30min；