一種耐燒蝕鎢銅合金及其應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種耐燒蝕鎢銅合金及應用，其組分及質(zhì)量百分比為：鎢78-83％、銅16.6％-21.75％、鎳0.25％-0.4％和二硼化鈦0.1％-4％，將鎢粉、鎳粉、二硼化鈦粉和預加銅粉壓制并預先燒結(jié)成多孔鎢骨架，將銅壓坯熔滲燒結(jié)到多孔鎢骨架內(nèi)獲得耐燒蝕鎢銅合金，所制備的耐燒蝕鎢銅合金能夠有效的抵抗雷擊時產(chǎn)生的過電壓引發(fā)的電弧燒蝕，從而保護絕緣子串不被擊穿，達到延長防雷裝置使用壽命的目的，具有良好的耐燒蝕性，耐燒蝕鎢銅合金可以作為的良好放電材料。
【專利說明】一種耐燒蝕銘銅合金及其應用

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)配電防雷裝置的材料制備【技術領域】，尤其涉及一種耐燒蝕鎢 銅合金的制備方法及應用。

【背景技術】
[0002] 架空輸電線路多處于偏遠地帶，容易遭受雷擊閃絡和污穢閃絡，威脅電力系統(tǒng)的 安全，為解決這種問題，國內(nèi)外采取的措施為在耐弧絕緣子串兩端并聯(lián)一對金屬電極（招 弧角），架空線路遭雷擊時，絕緣子串上產(chǎn)生很高的雷電過電壓，但因保護間隙的雷電沖擊 放電電壓低于絕緣子串的放電電壓，故保護間隙首先放電。接續(xù)的工頻電弧在電動力和熱 應力作用下，通過并聯(lián)間隙所形成的放電通道，被引至招弧角端部，固定在招弧角端部燃 燒，從而保護絕緣子串免于電弧灼燒，進而保護架空輸電線路的安全運行。
[0003] 目前架空輸電線路并聯(lián)間隙防雷裝置用材料大多采用碳素鋼制造，其耐燒蝕性很 差，雷擊閃絡或污穢閃絡時引發(fā)的工頻電弧極易使零件燒損，從而影響線路的安全長久運 行。并且隨著現(xiàn)代化建設的高速發(fā)展，高壓輸變電網(wǎng)線路負荷日益增加，傳統(tǒng)的碳素鋼招弧 角在高電壓、大電流作用下，電弧燒蝕使招弧角表面產(chǎn)生嚴重的燒蝕坑而過早失效，已經(jīng)不 能滿足工業(yè)化需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種耐燒蝕鎢銅合金，具有良好的耐 燒蝕性，可以作為良好的放電材料。
[0005] 本發(fā)明的目的通過如下技術方案來實現(xiàn)：
[0006] 一種耐燒蝕鎢銅合金，其特征在于，其組分及質(zhì)量百分比為：鎢78% -83%、銅 16. 6% -21. 75%、鎳 0· 25% -0. 4%和二硼化鈦 0· 1% -4%。
[0007] 進一步的，所述一種耐燒蝕鎢銅合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0008] (一）選材：分別選取鎢粉、銅粉、鎳粉和二硼化鈦粉的顆粒原料；
[0009] (二）稱量：按所制耐燒蝕鎢銅合金的質(zhì)量和組分的質(zhì)量百分比計算鎢、銅、鎳和 二硼化鈦的質(zhì)量，稱取鎢粉、鎳粉、二硼化鈦粉，按銅質(zhì)量的-7%稱取銅粉作為鎢骨架 的預加銅粉，按銅剩余的質(zhì)量的1. 05-1. 15倍稱取銅粉，作為熔滲時的壓坯銅粉，按所制耐 燒蝕鎢銅合金的質(zhì)量的0. 5% -1. 5%稱取的成形劑；
[0010] (三）混粉：將步驟（二）中稱量的鎢粉、預加銅粉、鎳粉、二硼化鈦粉和成形劑混 合、球磨得到合金粉末；
[0011] (四）壓制：將步驟（三）中獲得的合金粉末裝入模具中壓制成型，得到合金壓坯， 按照步驟（二）中稱取的壓坯銅粉裝入模具中壓制成型，得到銅壓坯；
[0012] (五）預燒鎢骨架：將步驟（四）獲得的合金壓坯放入高溫保護氣氛爐中預燒結(jié) 獲得多孔鎢骨架；
[0013] (六）熔滲燒結(jié)：將步驟（五）獲得的多孔鎢骨架裝入模具中，同時將步驟（四） 的銅壓坯放在多孔鎢骨架上方，在高溫保護氣氛爐中，銅壓坯融化并通過毛細管作用熔滲 到多孔鎢骨架中，得到致密度較高的鎢銅合金毛坯；
[0014] (七）加工：將步驟（六）獲得的鶴銅合金毛還去除表面富余的銅，以獲得成分均 勻的耐燒蝕鎢銅合金。
[0015] 進一步的，所述步驟（一）中所述鎢粉為粒度為4-7 μηι，所述銅粉粒度為 65-74 μ m，所述鎳粉粒度為1_3 μ m,所述的二硼化鈦粉粒度為3-6 μ m。
[0016] 進一步的，所述步驟（二）中所述的成型劑為硬脂酸鋅。
[0017] 進一步的，所述步驟（三）中所述的四種粉末和成型劑通過混料機機械混合，混粉 時間為l〇_15h,然后通過球磨機球磨，球磨時間為8-12h，球磨機轉(zhuǎn)速為200_ 25〇r/min。
[0018] 進一步的，所述步驟（四）的合金粉末裝入冷等靜壓磨具在130_160MPa的壓力下 成型得到合金壓坯，銅粉裝入冷等靜壓磨具在130-160MPa的壓力下成型得到銅壓坯。
[0019] 進一步的，所述步驟（五）中所述的合金壓坯在保護氣氛為H2,預燒結(jié)溫度為 1250-1400°C，燒結(jié)時間為30-80min，得到多孔鎢骨架。
[0020] 進一步的，所述步驟（六）中所述的高溫保護氣氛爐的熔滲溫度為l2〇〇-l 3〇〇°C， 燒結(jié)時間為1. 5-2. 5h。
[0021] 進一步的，所述步驟（七）中的耐燒蝕鎢銅合金通過數(shù)控加工方法加工出所需的 尺寸和形狀。
[0022] 進一步的，所述一種耐燒蝕鎢銅合金應用于并聯(lián)間隙防雷裝置的放電材料。
[0023] 本發(fā)明具有如下有益效果：
[0024] 本方法所制備的耐燒蝕鎢銅合金具有良好耐燒蝕性，能夠有效的抵抗雷擊時產(chǎn)生 的過電壓引發(fā)的電弧燒蝕，從而保護絕緣子串不被擊穿，延長并聯(lián)間隙防雷裝置的使用壽 命。
[0025] 本方法所制備的耐燒蝕鎢銅合金可以作為良好放電材料。
[0026] 發(fā)明提供一種耐燒蝕鎢銅合金的制備方法，此方法操作簡便，工藝簡單。

【具體實施方式】
[0027] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行更詳細的描述。
[0028] 實施例1
[0029] 制備直徑為 30mm、質(zhì)量百分比為 80 : 18. 7 : 0. 3 : 1 的 W80Cul8. 7NiO. 3TiB2l 耐燒蝕鎢銅合金球，包括以下步驟：
[0030] ( -）按所制耐燒蝕鎢銅合金球的質(zhì)量和組分的質(zhì)量百分比計算鎢、銅、鎳和二硼 化鈦的質(zhì)量分別為 261. 44g、61. llg、0. 98g、3. 27g。
[0031] (二）稱取粒徑為4-7 μ m的鎢粉261. 44g，粒徑65-74 μ m的銅粉3. 06g作為預加 銅粉（按銅質(zhì)量的5%稱?。?3· 86g的銅粉作為壓坯銅粉（按銅剩余的質(zhì)量的1. 1倍稱 ?。?，粒徑為1-3 μ m的鎳粉0. 98g，粒徑3-6 μ m的二硼化鈦粉3. 27g，稱取成型劑硬脂酸鋅 3. 27g〇
[0032] (三）將步驟（二）稱得的鎢粉、預加銅粉、鎳粉、二硼化鈦粉和硬脂酸鋅一起放入 混料機中機械混合14h，然后將得到的混合粉末放入行星式球磨機中進行機械球磨，球磨時 間為10h，球料比為10 : 1，球磨機轉(zhuǎn)速為240r/min，得到合金粉末。
[0033] (四）將步驟（三）合金粉末裝入直徑為3〇mm、壓力為150Mpa的等靜壓模具中壓 制成形得到合金壓坯，將稱取的壓坯銅粉裝入模具中，以同樣的壓力為l 5〇Mpa壓制成形并 脫模得到銅壓坯。
[0034] (五）將步驟（四）的合金壓坯放入高溫H2氣氛保護爐中進行鎢骨架燒結(jié)，預燒 結(jié)溫度為1350°C，預燒結(jié)時間為50min，得到多孔鎢骨架。
[0035] (六）將步驟（五）中燒結(jié)好的多孔鎢骨架放入石墨模具中，同時將步驟（四）的 銅壓坯放在多孔鎢骨架上方，在高溫H2氣氛爐中進行熔滲燒結(jié)成形，其中熔滲燒結(jié)溫度為 1250°C，燒結(jié)時間為120min，在高溫氏氣氛爐中，銅壓坯融化并通過毛細管作用熔滲到多孔 鎢骨架中，得到致密度較高的鎢銅合金毛坯，。
[0036] (七）將步驟（六）中燒結(jié)好的鎢銅合金毛坯進行機加工去除表面富余 的銅，然后進行數(shù)控加工得到直徑為30mm、質(zhì)量百分比為80 : 18.7 : 0.3 : 1的 W80Cul8. 7NiO. 3TiB2l耐燒蝕鎢銅合金球。
[0037] 實施例2
[0038] 制備直徑為 30mra、質(zhì)量百分比為 80 : 17. 7 : 0.3 : 2 的W80Cul7.7Ni0.3TiB22 耐燒蝕鎢銅合金球，包括以下步驟：
[0039] (一）按所制耐燒蝕鎢銅合金球的質(zhì)量和組分的質(zhì)量百分比計算鎢、銅、鎳和二硼 化鈦的質(zhì)量分別為 257. llg、56. 89g、0. 96g、6. 43g。
[0040] (二）稱取粒徑為4-7 μ m的鎢粉257. llg，粒徑65-74 μ m的銅粉2· 84g作為預 加銅粉（按銅質(zhì)量的5%稱?。?，59. 5g的銅粉作為壓坯銅粉（按銅剩余的質(zhì)量的1· 1倍稱 ?。?，粒徑為1_3 μ m的鎳粉〇. 96g,粒徑3-6 μ m的二硼化鈦粉6· 4：3g，稱取成型劑硬脂酸鋅 3. 21g〇
[0041] (三）將步驟（二）稱得的鎢粉、預加銅粉、鎳粉、二硼化鈦粉和硬脂酸鋅一起放入 混料機中機械混合15h，然后將得到的混合粉末放入行星式球磨機中進行機械球磨，球磨時 間為12h，球料比為10 : 1，球磨機轉(zhuǎn)速為250r/min，得到合金粉末。
[0042] (四）將步驟（三）合金粉末裝入直徑為30mm、壓力為160Mpa的等靜壓模具中壓 制成形得到合金壓還，將稱取的壓還銅粉裝入模具中，以同樣的壓力為16〇Mpa壓制成形并 脫模得到銅壓坯。
[0043] (五）將步驟（四）的合金壓坯放入高溫H2氣氛保護爐中進行鎢骨架燒結(jié)，預燒 結(jié)溫度為1370?，預燒結(jié)時間為80min，得到多孔鎢骨架。
[0044] (六）將步驟（五）中燒結(jié)好的多孔鎢骨架放入石墨模具中，同時將步驟（四）的 銅壓坯放在多孔鎢骨架上方，在高溫H2氣氛爐中進行熔滲燒結(jié)成形，其中熔滲燒結(jié)溫度為 1280Γ，燒結(jié)時間為130π? η,在高溫％氣氛爐中，銅壓坯融化并通過毛細管作用熔滲到多孔 鎢骨架中，得到致密度較高的鎢銅合金毛坯，。
[0045] (七）將步驟（六）中燒結(jié)好的鎢銅合金毛坯進行機加工去除表面富余 的銅，然后進行數(shù)控加工得到直徑為30mm、質(zhì)量百分比為80 : 17. 7 : 0.3 : 2的 W80Cul7_ 7NiO_ 3TiB22耐燒蝕鎢銅合金球。
[0046] 將采用本發(fā)明實施例1和實施例2制備的耐燒蝕鎢銅合金球與碳素鋼在電弧侵蝕 放電200次后的失重量如下表所示：
[0047]

【權利要求】
1. 一種耐燒蝕鎢銅合金，其特征在于，其組分及質(zhì)量百分比為：鎢78% -83%、銅 16.6% -21. 75%、鎳 0.25% -0.4%和二硼化鈦 0· 1% -4%。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種耐燒蝕鎢銅合金的制備方法，其特征在于，包括以下步 驟： (一） 選材：分別選取鎢粉、銅粉、鎳粉和二硼化鈦粉的顆粒原料； (二） 稱量：按所制耐燒蝕鎢銅合金的質(zhì)量和組分的質(zhì)量百分比計算鎢、銅、鎳和二硼 化鈦的質(zhì)量，稱取鎢粉、鎳粉、二硼化鈦粉，按銅質(zhì)量的3% -7%稱取銅粉作為鎢骨架的預 加銅粉，按銅剩余的質(zhì)量的1. 05-1. 15倍稱取銅粉，作為熔滲時的壓坯銅粉，按所制耐燒蝕 鎢銅合金的質(zhì)量的〇. 5% -1. 5%稱取的成形劑； (三） 混粉：將步驟（二）中稱量的鎢粉、預加銅粉、鎳粉、二硼化鈦粉和成形劑混合、 球磨得到合金粉末； (四） 壓制：將步驟（三）中獲得的合金粉末裝入模具中壓制成型，得到合金壓坯，按 照步驟（二）中稱取的壓坯銅粉裝入模具中壓制成型，得到銅壓坯； (五） 預燒鎢骨架：將步驟（四）獲得的合金壓坯放入高溫保護氣氛爐中預燒結(jié)獲得 多孔鎢骨架； (六） 熔滲燒結(jié)：將步驟（五）獲得的多孔鎢骨架裝入模具中，同時將步驟（四）的銅 壓坯放在多孔鎢骨架上方，在高溫保護氣氛爐中，銅壓坯融化并通過毛細管作用熔滲到多 孔鎢骨架中，得到致密度較高的鎢銅合金毛坯； (七） 加工：將步驟（六）獲得的鎢銅合金毛坯去除表面富余的銅，以獲得成分均勻的 耐燒蝕鎢銅合金。
3. 根據(jù)權利要求2所述的一種耐燒蝕鎢銅合金，其特征在于：步驟（一）中所述鎢粉 為粒度為4-7 μ m，所述銅粉粒度為65-74 μ m，所述鎳粉粒度為1-3 μ m，所述的二硼化鈦粉 粒度為3-6 μ m。
4. 根據(jù)權利要求2所述的一種耐燒蝕鎢銅合金，其特征在于：步驟（二）中所述的成 型劑為硬脂酸鋅。
5. 根據(jù)權利要求2所述的一種耐燒蝕鎢銅合金，其特征在于：步驟（三）中所述的四 種粉末和成型劑通過混料機機械混合，混粉時間為l〇_15h，然后通過球磨機球磨，球磨時間 為8-12h，球磨機轉(zhuǎn)速為200-250r/min。
6. 根據(jù)權利要求2所述的一種耐燒蝕鎢銅合金，其特征在于：步驟（四）的合金粉末 裝入冷等靜壓磨具在130-160MPa的壓力下成型得到合金壓坯，銅粉裝入冷等靜壓磨具在 130-160MPa的壓力下成型得到銅壓坯。
7. 根據(jù)權利要求2所述的一種耐燒蝕鎢銅合金，其特征在于：步驟（五）中所述的合 金壓坯在保護氣氛為H2，預燒結(jié)溫度為1250-1400°C，燒結(jié)時間為30-80min，得到多孔鎢骨 架。
8. 根據(jù)權利要求2所述的一種耐燒蝕鎢銅合金，其特征在于：步驟（六）中所述的高 溫保護氣氛爐的熔滲溫度為1200-1300°C，燒結(jié)時間為1. 5-2. 5h。
9. 根據(jù)權利要求2所述的一種耐燒蝕鎢銅合金，其特征在于：步驟（七）中的耐燒蝕 鎢銅合金通過數(shù)控加工方法加工出所需的尺寸和形狀。
10. 根據(jù)權利要求2所述的一種耐燒蝕鎢銅合金，其特征在于：應用于并聯(lián)間隙防雷裝 置的放電材料。
【文檔編號】C22C27/04GK104233034SQ201410460361
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月11日 優(yōu)先權日:2014年9月11日
【發(fā)明者】王錚, 林盛強, 張大童, 胡詩, 邱添, 官強華, 陳寧釗, 陳玥玟, 葉玉云, 胡志忠 申請人:泉州億興電力有限公司, 國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司泉州供電公司