[發明專利]一種高性能弧觸頭的工藝制造方法

在審

• 申請號: 202111284583.1
• 申請日: 2021-11-01
• 公開（公告）號: CN113921310A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 張磊;王利兵;張喜峰;王海洪;張紅軍
• 申請（專利權）人: 西安西電高壓開關有限責任公司;天水西電長城合金有限公司;中國西電電氣股份有限公司
• 主分類號: H01H11/04
• 分類號: H01H11/04;H01H33/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 秦曉君

本發明公開了一種高性能弧觸頭的工藝制造方法，包括：將鎢粉和銅粉混合并壓制成型，得到壓坯成型件；將壓坯成型件與銅材料進行熔滲，得到銅鎢合金毛坯；將銅鎢合金毛坯進行熱復壓，得到銅鎢合金，并作為耐弧端；將耐弧端與導電端固定連接形成弧觸頭。在本方案中，無需進行脫蠟和預燒兩個工序，其生產效率高、生產周期短和生產成本低，而且在熔滲工序后還增加了熱復壓工藝，從而可使得弧觸頭具有抗燒蝕性好、硬度高、導電性好、耐高溫和耐電弧等特點。

技術領域

本發明涉及高壓開關制造技術領域，特別涉及一種高性能弧觸頭的工藝制造方法。

背景技術

六氟化硫斷路器多采用雙觸頭結構，分為主觸頭和弧觸頭，其中主觸頭負責耐受正常運行的負荷電流以及短時的故障電流，弧觸頭負責耐受開合電流時產生的電弧。其中，弧觸頭開合電流時，電弧產生高溫燒蝕弧觸頭，同時溫度升高會使動弧觸頭的觸指瓣力學性能下降，屈服強度降低，彈性變形能力減小甚至消失，觸指瓣產生塑性變形，造成動弧觸頭和靜弧觸頭接觸不良，導致電弧被引到主觸頭上，斷路器分、合閘失敗。可以看到，動弧觸頭是斷路器的重要組成部分，其耐燒蝕性能直接影響到斷路器能否可靠分、合閘。弧觸頭的性能提升對斷路器壽命及使用可靠性的意義巨大。而且，隨著電力工業及電網建設的迅速發展，高壓開關的電壓等級越來越高，達到1000KV以上，對高壓電觸頭抗燒損性能要求愈來愈高。越來越多的開關用戶希望使用體積小巧，抗燒損性能好，長期使用可靠性高的高壓電觸頭。

在現有的弧觸頭(鎢骨架的銅鎢合金)工藝制造方法中，耐弧端采用骨架法燒結，導電端采用鉻青銅整體燒結，其工藝流程圖為：制粉-壓型-脫蠟-預燒-整體燒結-熱處理(固溶、時效)-機加工成型。其中，在鎢粉顆粒表面包覆一層過渡族金屬的化合物，然后在氫氣氣氛中于600～1000℃進行還原處理；接著向其中加入造孔劑進行混合，混合均勻后在模具中壓制成型坯塊，接著脫除造孔劑(脫蠟)，形成蜂窩狀的鎢骨架，然后在氫氣氣氛中于1450～1550的溫度下預燒結，使鎢骨架連接起來，最后在鎢骨架上放置銅材進行燒結，銅熔滲到鎢骨架之間，制成鎢骨架的銅鎢合金。

然而，采用現有的弧觸頭工藝制造方法，需要在壓制成型后要經過脫蠟、預燒工序兩次進燒結爐，其生產效率低，生產周期長，能源浪費嚴重；而且，銅鎢合金主要靠銅(熔點1083℃)作為粘接劑連接，在550KV電壓等級以上SF6氣氛下，電弧高溫與吹力作用下，電弧接觸面銅蒸發，造成銅鎢合金成片狀剝落，燒損嚴重，燒損在3mm以上，影響高壓開關多次開斷性能，此現象電壓等級越高越嚴重。該工藝制造方法在電壓550KV，電流63KA及其以上高電壓等級開關使用其抗抗燒損性較差，不能滿足耐弧性能要求。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種高性能弧觸頭的工藝制造方法，無需進行脫蠟和預燒兩個工序，其生產效率高、生產周期短和生產成本低，而且在熔滲工序后還增加了熱復壓工藝，從而可使得弧觸頭具有抗燒蝕性好、硬度高、導電性好、耐高溫和耐電弧等特點。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種高性能弧觸頭的工藝制造方法，包括：

將鎢粉和銅粉混合并壓制成型，得到壓坯成型件；

將壓坯成型件與銅材料進行熔滲，得到銅鎢合金毛坯；

將銅鎢合金毛坯進行熱復壓，得到銅鎢合金，并作為耐弧端；

將耐弧端與導電端固定連接形成弧觸頭。

優選地，所述將壓坯成型件與銅材料進行熔滲，得到銅鎢合金毛坯包括：

將壓坯成型件與過量銅材料置于石墨舟型腔內采用剛玉粉填埋，并將石墨舟放進燒結爐在一定溫度和保護氣氛下進行熔滲燒結，進舟速度為2～6h/舟，得到銅鎢合金毛坯。

優選地，在所述得到銅鎢合金毛坯之后，且在所述將銅鎢合金毛坯進行熱復壓之前，還包括：

車削銅鎢合金毛坯端面余銅，得到車削熱復壓準備坯。