一種合金電觸點(diǎn)材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種合金電觸點(diǎn)材料的制備方法，合金電觸點(diǎn)材料包括碳化鎢、鎳和鍍銅石墨烯，其中碳化鎢的含量為55?70wt％，鎳的元素含量為0.2?0.5wt%，鑭的元素的含量為0.5?1wt%，鍍銅石墨烯3.5?4.5wt%以及不可避免的雜質(zhì)，余量元素為銅。本發(fā)明制備的合金電觸點(diǎn)材料，通過(guò)優(yōu)化選擇則原材料配比和工藝提高材料的組織均勻性，改善材料的電性能，鍍銅石墨烯改善了石墨烯與金屬間的界面潤(rùn)濕性，有利于獲得良好界面結(jié)合，使復(fù)合材料導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性能、抗電弧侵蝕性進(jìn)一步提高，更好地滿足電觸頭的性能需求。
【專利說(shuō)明】
一種合金電觸點(diǎn)材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電力設(shè)備制造領(lǐng)域，具體涉及一種合金電觸點(diǎn)材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，電觸點(diǎn)材料大致可以劃分成以下幾類:銅基觸點(diǎn)材料、鎢基觸點(diǎn)材料、銅基觸點(diǎn)材料以及貴金屬基弱電接點(diǎn)材料。其中，最具代表性的觸點(diǎn)材料為Cu-W合金及Ag基觸點(diǎn)材料(AgSn02、AgCd0、Ag-W系等)兩大類。由于W、Ag等均屬于貴金屬，資源儲(chǔ)量有限，而且采用該類貴金屬作為原料使得觸點(diǎn)材料的成本過(guò)于昂貴，不利于推廣應(yīng)用。
[0003]真空斷路器對(duì)觸點(diǎn)需要如下要求:高的電流開(kāi)斷能力;低的截流值;較好的電壓承受能力；低而穩(wěn)定的接觸電阻和溫升;較高耐磨和抗熔焊能力;然而這些要求彼此矛盾，不可能用一種金屬來(lái)滿足所有這些要求。比如，電流開(kāi)斷能力與截流值受材料熔點(diǎn)和蒸氣壓的影響。蒸氣壓高，合金具有很高聽(tīng)截流值，相反，則電流開(kāi)斷能力會(huì)受到明顯的影響。因而，在很多實(shí)際應(yīng)用過(guò)的合金材料中，至少將兩種其不足性能可互補(bǔ)的元素結(jié)合使用。
[0004]銅基觸頭材料由于價(jià)格低廉、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能與銀相近，近年來(lái)已部分代替銅基觸頭，減少貴金屬銀的損耗。但是，由于銅觸頭材料極易氧化，生成具有低電阻率的氧化銅和氧化亞銅，增大了觸頭元件的接觸電阻，使其在使用過(guò)程中容易發(fā)熱，導(dǎo)致觸頭材料的可靠性和使用壽命降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種合金電觸點(diǎn)材料的制備方法，該合金電觸點(diǎn)材料，具有優(yōu)異的電性能和機(jī)械性能。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種合金電觸點(diǎn)材料的制備方法，合金電觸點(diǎn)材料包括碳化鎢、鎳和鍍銅石墨烯，其中碳化鎢的含量為55_70wt%，鎳的元素含量為0.2-0.5wt%，鑭的元素的含量為0.5-lwt%，鍍銅石墨烯3.5_4.5wt%以及不可避免的雜質(zhì)，余量元素為銅；
該方法包括如下步驟:
(I)制備鍍銅石墨烯粉末
采用直流磁控濺射法在石墨烯表面沉積金屬銀制成鍍銅石墨烯，將純度為99.99%的銅靶安裝前先用細(xì)砂紙進(jìn)行打磨，去除表面氧化膜，再用丙酮清洗，烘干，直流磁控濺射沉積前進(jìn)行10分鐘預(yù)濺射，采用擋板將靶材與石墨烯隔開(kāi)，去除靶材表面的金屬氧化物及其它雜質(zhì)，保證后續(xù)石墨烯表面沉積銅膜的純度，直流磁控濺射的工藝參數(shù)為:靶材是純度為99.99%的銅靶，在真空度達(dá)到0.1 X 10—3-1.0 X 10—3Pa時(shí)，通入純度99.99%的氬氣，工作氣壓1-1.5Pa，濺射功率150-200W，沉積時(shí)間為10_25min;
將鍍銅石墨稀球磨成粉末:球磨罐先抽真空再通入氬氣保護(hù)，轉(zhuǎn)速150-200r/min，球磨15 - 2 O分鐘，停止5分鐘，順時(shí)針、逆時(shí)針交替轉(zhuǎn)動(dòng)，總計(jì)混粉時(shí)間3 - 6 h，得到鍍銅石墨稀粉末； (2)制備合金電觸點(diǎn)材料
將上述重量份配比的碳化鎢粉末、鎳粉、鑭粉和碳化鎢粉末混合后，通過(guò)2-4次成型破碎熱處理后，烘干的粉末壓制成料，成型坯體孔隙率在25%-40%，可根據(jù)最終成分在范圍內(nèi)調(diào)整孔隙率；
在高溫?zé)Y(jié)爐中對(duì)壓制成形的坯料預(yù)處理，預(yù)處理溫度為850°C-1000°C，時(shí)間20分鐘-80分鐘，氫氣氣氛保護(hù)；
對(duì)預(yù)燒處理后的坯料浸燒，燒結(jié)溫度為1100°C-1200°C進(jìn)行浸燒，時(shí)間2-3小時(shí)，得到合金電觸點(diǎn)材料。
[0007]本發(fā)明制備的合金電觸點(diǎn)材料，通過(guò)優(yōu)化選擇則原材料配比和工藝提高材料的組織均勻性，改善材料的電性能，鍍銅石墨烯改善了石墨烯與金屬間的界面潤(rùn)濕性，有利于獲得良好界面結(jié)合，使復(fù)合材料導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性能、抗電弧侵蝕性進(jìn)一步提高，更好地滿足電觸頭的性能需求。
【具體實(shí)施方式】
[0008]實(shí)施例一
本實(shí)施例的合金電觸點(diǎn)材料的制備方法，合金電觸點(diǎn)材料包括碳化鎢、鎳和鍍銅石墨烯，其中碳化鎢的含量為55wt%，鎳的元素含量為0.2wt%，鑭的元素的含量為0.5wt%，鍍銅石墨烯3.5wt%以及不可避免的雜質(zhì)，余量元素為銅。
[0009]采用直流磁控濺射法在石墨烯表面沉積金屬銀制成鍍銅石墨烯，將純度為99.99%的銅靶安裝前先用細(xì)砂紙進(jìn)行打磨，去除表面氧化膜，再用丙酮清洗，烘干，直流磁控濺射沉積前進(jìn)行10分鐘預(yù)濺射，采用擋板將靶材與石墨烯隔開(kāi)，去除靶材表面的金屬氧化物及其它雜質(zhì)，保證后續(xù)石墨烯表面沉積銅膜的純度，直流磁控濺射的工藝參數(shù)為:靶材是純度為99.99%的銅靶，在真空度達(dá)到0.1 X 10—3Pa時(shí)，通入純度99.99%的氬氣，工作氣壓IPa，濺射功率150W，沉積時(shí)間為I Omin。
[0010]將鍍銅石墨烯球磨成粉末:球磨罐先抽真空再通入氬氣保護(hù)，轉(zhuǎn)速150r/min，球磨15分鐘，停止5分鐘，順時(shí)針、逆時(shí)針交替轉(zhuǎn)動(dòng)，總計(jì)混粉時(shí)間3h，得到鍍銅石墨稀粉末。
[0011]將上述重量份配比的碳化鎢粉末、鎳粉、鑭粉和碳化鎢粉末混合后，通過(guò)2次成型破碎熱處理后，烘干的粉末壓制成料，成型坯體孔隙率在25 %，可根據(jù)最終成分在范圍內(nèi)調(diào)整孔隙率。
[0012]在高溫?zé)Y(jié)爐中對(duì)壓制成形的坯料預(yù)處理，預(yù)處理溫度為850°C，時(shí)間20分鐘，氫氣氣氛保護(hù)。
[0013]對(duì)預(yù)燒處理后的坯料浸燒，燒結(jié)溫度為1100°C進(jìn)行浸燒，時(shí)間2小時(shí)，得到合金電觸點(diǎn)材料。
[0014]實(shí)施例二
本實(shí)施例的合金電觸點(diǎn)材料的制備方法，合金電觸點(diǎn)材料包括碳化鎢、鎳和鍍銅石墨烯，其中碳化鎢的含量為70wt%，鎳的元素含量為0.5wt%，鑭的元素的含量為lwt%，鍍銅石墨烯4.5wt%以及不可避免的雜質(zhì)，余量元素為銅。
[0015]采用直流磁控濺射法在石墨烯表面沉積金屬銀制成鍍銅石墨烯，將純度為99.99%的銅靶安裝前先用細(xì)砂紙進(jìn)行打磨，去除表面氧化膜，再用丙酮清洗，烘干，直流磁控濺射沉積前進(jìn)行10分鐘預(yù)濺射，采用擋板將靶材與石墨烯隔開(kāi)，去除靶材表面的金屬氧化物及其它雜質(zhì)，保證后續(xù)石墨烯表面沉積銅膜的純度，直流磁控濺射的工藝參數(shù)為:靶材是純度為99.99%的銅靶，在真空度達(dá)到1.0 X 10—3Pa時(shí)，通入純度99.99%的氬氣，工作氣壓1.5Pa，濺射功率200W，沉積時(shí)間為25min。
[0016]將鍍銅石墨烯球磨成粉末:球磨罐先抽真空再通入氬氣保護(hù)，轉(zhuǎn)速200r/min，球磨20分鐘，停止5分鐘，順時(shí)針、逆時(shí)針交替轉(zhuǎn)動(dòng)，總計(jì)混粉時(shí)間6h，得到鍍銅石墨稀粉末。
[0017]將上述重量份配比的碳化鎢粉末、鎳粉、鑭粉和碳化鎢粉末混合后，通過(guò)4次成型破碎熱處理后，烘干的粉末壓制成料，成型坯體孔隙率在40 %，可根據(jù)最終成分在范圍內(nèi)調(diào)整孔隙率。
[0018]在高溫?zé)Y(jié)爐中對(duì)壓制成形的坯料預(yù)處理，預(yù)處理溫度為1000°C，時(shí)間80分鐘，氫氣氣氛保護(hù)。
[0019]對(duì)預(yù)燒處理后的坯料浸燒，燒結(jié)溫度為1200°C進(jìn)行浸燒，時(shí)間3小時(shí)，得到合金電觸點(diǎn)材料。
[0020]比較例
按組元質(zhì)量配比:鎘:6% ;錯(cuò):3% ;鋪:0.03% ;余量銅。恪煉鑄錠形成銅鎘錯(cuò)鋪合金錠。將銅鎘鋯鈰合金錠加熱經(jīng)擠壓成線材，再經(jīng)拉拔到直徑為Φ 4mm的絲材。在冷鐓機(jī)上將絲材與銀絲經(jīng)冷鐓機(jī)剪切成長(zhǎng)短適宜的小段鐓制復(fù)合成Φ 9mm X 2mm的片材觸頭產(chǎn)品。將觸頭產(chǎn)品在560 °C真空狀態(tài)沖入氬氣的電爐中擴(kuò)散退火150分鐘，隨爐降溫至80 °C取出產(chǎn)品。將產(chǎn)品裝入通氧氣壓力為1.2 Mpa的電爐中在溫度首冼為650°C氧化處理32小時(shí)，再隨爐升溫至730 °C氧化處理30小時(shí)。隨爐冷卻至100 °C以下出爐得之電觸點(diǎn)材料
對(duì)相同形狀和尺寸的實(shí)施例1-2及比較例的電觸點(diǎn)材料進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果顯示:實(shí)施例1-2的電阻率相對(duì)比較例降低21%以上，硬度增加35%以上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種合金電觸點(diǎn)材料的制備方法，合金電觸點(diǎn)材料包括碳化鎢、鎳和鍍銅石墨烯，其中碳化鎢的含量為55-70wt %，鎳的元素含量為0.2-0.5wt%，鑭的元素的含量為0.5_lwt%，鍍銅石墨烯3.5-4.5wt%以及不可避免的雜質(zhì)，余量元素為銅； 該方法包括如下步驟: (1)制備鍍銅石墨烯粉末 采用直流磁控濺射法在石墨烯表面沉積金屬銀制成鍍銅石墨烯，將純度為99.99%的銅靶安裝前先用細(xì)砂紙進(jìn)行打磨，去除表面氧化膜，再用丙酮清洗，烘干，直流磁控濺射沉積前進(jìn)行10分鐘預(yù)濺射，采用擋板將靶材與石墨烯隔開(kāi)，去除靶材表面的金屬氧化物及其它雜質(zhì)，保證后續(xù)石墨烯表面沉積銅膜的純度，直流磁控濺射的工藝參數(shù)為:靶材是純度為.99.99%的銅靶，在真空度達(dá)到0.1 X 10—3-1.0 X 10—3Pa時(shí)，通入純度99.99%的氬氣，工作氣壓1-1.5Pa，濺射功率150-200W，沉積時(shí)間為10_25min; 將鍍銅石墨稀球磨成粉末:球磨罐先抽真空再通入氬氣保護(hù)，轉(zhuǎn)速150-20017/111；[11，球磨.15 - 2 O分鐘，停止5分鐘，順時(shí)針、逆時(shí)針交替轉(zhuǎn)動(dòng)，總計(jì)混粉時(shí)間3 - 6 h，得到鍍銅石墨稀粉末； (2)制備合金電觸點(diǎn)材料 將上述重量份配比的碳化鎢粉末、鎳粉、鑭粉和碳化鎢粉末混合后，通過(guò)2-4次成型破碎熱處理后，烘干的粉末壓制成料，成型坯體孔隙率在25%-40%，可根據(jù)最終成分在范圍內(nèi)調(diào)整孔隙率； 在高溫?zé)Y(jié)爐中對(duì)壓制成形的坯料預(yù)處理，預(yù)處理溫度為850°C-1000°C，時(shí)間20分鐘-.80分鐘，氫氣氣氛保護(hù)； 對(duì)預(yù)燒處理后的坯料浸燒，燒結(jié)溫度為1100°C-1200°C進(jìn)行浸燒，時(shí)間2-3小時(shí)，得到合金電觸點(diǎn)材料。
【文檔編號(hào)】C23C14/35GK105861864SQ201610234784
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月16日
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請(qǐng)人】蘇州思創(chuàng)源博電子科技有限公司