[發明專利]一種用于真空滅弧室的高機械強度復合導電桿的制備方法

有效

• 申請號: 202110984808.8
• 申請日: 2021-08-25
• 公開（公告）號: CN113793767B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 張石松;王小軍;劉凱;李鵬;師曉云;賀德永;張博;王文斌
• 申請（專利權）人: 陜西斯瑞新材料股份有限公司
• 主分類號: H01H11/00
• 分類號: H01H11/00;H01H33/664;C22C9/00;C22C1/03;C23C24/10;C22F1/08
• 代理公司: 北京棧橋知識產權代理事務所(普通合伙) 11670
• 代理人: 劉婷

本發明涉及真空滅弧室導電桿制備技術領域，具體是涉及一種用于真空滅弧室的高機械強度復合導電桿的制備方法，使用制備CuCr1棒芯→制備CuCr1/Cu棒材→刻蝕熔池→制備加筋層→熱擠壓及固溶處理→冷變形處理→欠時效處理→機械加工的工藝流程，通過在CuCr1棒芯外圍制備加筋層，制備了以CuCr1合金為主體，CuCr10～50合金為輔助的CuCr1復合導電桿，該導電桿不僅具有較高的電導率，而且整體的硬度和強度都有提升，有效改善了導電桿服役過程中因動靜觸頭撞擊而墩粗、偏移的現象；不僅如此，本發明采用欠時效處理CuCr1導電桿的方式，解決了傳統工藝中熔焊時，導電桿因過時效而強度降低的問題。

技術領域

本發明涉及真空滅弧室導電桿制備技術領域，具體是涉及一種用于真空滅弧室的高機械強度復合導電桿的制備方法。

背景技術

真空滅弧室是中高壓電力開關的核心部件，而導電桿作為重要部件，在運行過程起著保證電流的有效傳導、降低溫升的作用。目前導電桿常用的材料為無氧銅，該種材料雖然有良好的電學性能，但是無氧銅質地較軟，即使材料通過形變強化達到較高的強度，但是隨著真空滅弧室組裝過程的焊接工藝執行，強度很快降低。在服役過程由于動靜觸頭撞擊，與觸頭焊接的動靜導電桿因為強度不夠，會發生彎曲、墩粗等現象，導致導電桿偏移，同軸度降低，以及因為墩粗使得導電桿長度縮短造成觸頭超程不足的問題。

對于上述問題，現有的解決方案有：

1、制備CuCr1假合金，彌散分布在Cr能夠提高復合材料的硬度和抗拉強度，同時保持Cu組元特有的良好導電導熱性能。但是CuCr1材料經在焊接(溫度約為800℃，保溫時間約30分鐘)和服役過程中會承受較高的溫度，導致材料被過時效，強度會大幅度降低。

2、制備CuCr1Zr復合材料，Zr的加入有利于合金晶粒的細化，提高合金的強度、硬度以及軟化溫度，但Zr的加入影響了焊接性能以及使得焊接部位變色，因此CuCr1Zr并不是作為制備導電桿的理想材料。

專利“CN201710939673.7”為了避免上述問題，提供了一種新的導電桿制備方法：以Al₂O₃彌散銅作為提供強度的棒芯結構，以純銅或無氧銅作為包覆在棒芯上作為用于導電和熔焊的套層，以這種復合結構為材料提供良好的機械和電學性能；該方案雖然解決了上文提到的問題，但仍存在瑕疵：陶瓷增強相的棒芯與導電層的套層，比例為3.3～5：1，增強相比例過高，勢必會犧牲復合材料的電學性能；套層為純銅或無氧銅，雖有利于熔焊，但其本身的抗電弧侵蝕能力和抗形變能力不強，在服役過程中，易損耗。

本發明設計了一種新的制備方法，旨在解決專利“CN201710939673.7”中存在的瑕疵，從而提供一種性能更優異的真空滅弧室用導電桿。

發明內容

為了實現以上目的，本發明提供了一種用于真空滅弧室的高機械強度復合導電桿的制備方法，通過在CuCr1導電桿外圍增設加筋層的方法，不引入新組元的前提下提升了CuCr1導電桿的硬度和強度，成品的CuCr1復合導電桿在焊接后仍具有良好的物理電學性能，具體的技術方案如下：

S1、制備CuCr1棒芯：

S1-1、采用真空感應熔煉的方法，以CuCr中間合金塊、Cu塊為原料，制備CuCr1合金錠；

S1-2、熱鍛變形處理步驟S11制備的CuCr1合金錠，得到CuCr1棒芯；

S2、制備CuCr1/Cu棒材：制備與步驟S1中CuCr1棒芯規格相匹配的Cu套，并將所述CuCr1棒芯嵌入Cu套中，排出間隙氣體后得到CuCr1/Cu棒材；所述CuCr1/Cu棒材中，CuCr1棒芯軸截面面積與Cu套截面面積比為1：0.45～1：0.50；

S3、刻蝕熔池：采用機械加工的方式，在步驟S2制備CuCr1/Cu棒材的Cu套的四個棱面上，平行于中心軸方向等間隔刻出若干道寬度為1.2～1.5mm，深度為2～3mm的刻痕作為熔池；