專(zhuān)利名稱(chēng)：一種銅鋁基電觸頭復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種用于中低壓電器開(kāi)關(guān)的電觸頭復(fù)合材料，特別涉及一種銅鋁基
電觸頭復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
弱電觸頭元件是儀器儀表的關(guān)鍵部件，對(duì)儀器儀表的壽命和工作可靠性起著重要作用，為了保證弱電觸頭工作可靠性，國(guó)內(nèi)外普遍采用貴金屬銀及其合金材料制作。近年來(lái)為了減少銀金屬的損耗，人們不斷尋求新的節(jié)銀、代銀技術(shù)途徑。 專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?007100165042的中國(guó)專(zhuān)利，公開(kāi)了一種弱電銅基電觸頭復(fù)合材料
及其制備方法，就是采用銅基為基本材料。通過(guò)在銅基材料上基礎(chǔ)上加入一定量的稀土材
料和其它材料，以改善導(dǎo)電率及導(dǎo)熱率等性能，使銅基材料應(yīng)用于電觸頭。 但由于銅材和稀土材料的價(jià)格仍然較高，上述專(zhuān)利材料的成本還沒(méi)有直正的降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種價(jià)格低廉、資源豐富、導(dǎo)電率及導(dǎo)熱率高、接觸電阻低且穩(wěn)定、抗熔焊性能佳、抗氧化性能及機(jī)械性能良好、并易加工制備的銅鋁基電觸頭復(fù)合材料。
本發(fā)明是通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的 本發(fā)明公開(kāi)了一種銅鋁基電觸頭復(fù)合材料，其特征是采用以下方法制成 (1)首先，將混合稀土和銅制成200-400目、重量比為1 : 10的混合稀土 -銅粉；
所述的混合稀土為富鑭混合稀土或富鈰混合稀土； (2)將步驟(1)的混合稀土-銅粉、以及粒度為200-400目的銅粉、鋁粉、錫粉球磨混合5-10小時(shí)，再將粒度為200-400目的碳化硼粉加入球磨后的粉料中進(jìn)行機(jī)械混粉；
(3)將上述混合均勻的粉末冷壓成型，壓強(qiáng)為500-900MPa，保壓時(shí)間為5_10分鐘； (4)將冷壓成型件在朋3氣體保護(hù)下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為750-90(TC，保溫時(shí)間為2-5小時(shí)； (5)對(duì)試件進(jìn)行二次壓制，壓強(qiáng)為400-800MPa，保壓時(shí)間為1_10分鐘；
(6)對(duì)試件進(jìn)行二次燒結(jié)，試樣在NH3保護(hù)下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為750-85(TC，保溫時(shí)間為2-5小時(shí)，冷卻后制備成銅鋁基電觸頭復(fù)合材料坯件；制成的銅鋁基電觸頭復(fù)合材料的重量百分比為銅50-65%，鋁25-40%，銀5-10%，錫1_5%，碳化硼1_3%，富鑭或富鈰混合稀土 0. 05-1%。 上述本發(fā)明的銅鋁基電觸頭復(fù)合材料，優(yōu)選的球磨所用料球?yàn)?mm和8mm的瑪瑙球，球料比為15 : 1。 本發(fā)明選用銅和鋁作為基體，銅與鋁比較價(jià)格低廉，且資源較豐富，其導(dǎo)電導(dǎo)熱
3性、抗熔焊性、電流蝕及摩擦特性均可與銀媲美，能滿(mǎn)足電觸頭材料基體的要求。并采用低 熔點(diǎn)金屬錫替代技術(shù)鎘，考慮到觸頭材料力學(xué)、綜合電性能等要求，并在銅基體和鋁基體中 添加適量的碳化硼、稀土、銀、錫，以提高材料的抗熔焊性能等電性能，改善抗氧化性能，獲 得良好的自潤(rùn)滑性能及耐磨性。 本發(fā)明的銅鋁基電觸頭復(fù)合材料主要應(yīng)用于中低負(fù)載的電源開(kāi)關(guān)，繼電器、直流 接觸器、空氣開(kāi)關(guān)等低壓電器中。本發(fā)明材料的抗熔焊性能強(qiáng)，耐氧化性能、滅弧性能好，耐 磨性能良好，電接觸性能和銀基電觸頭材料相近，是低中壓開(kāi)關(guān)中常用的銀合金電觸頭的 廉價(jià)替代品。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例l 稱(chēng)取以下重量百分比的原料銅55 % ，鋁35 % ，銀6 % ，錫2 % ，碳化硼1 % ，富鑭混 合稀土1%，將富鑭混合稀土與部分銅粉混合，制成300目、重量比為1 : io的混合稀土-銅 粉；再將上述的混合稀土 _銅粉、以及鋁粉、錫粉、剩余的銅粉球磨混合8小時(shí)，然后將粒度 為300目的碳化硼粉加入球磨后的粉料中進(jìn)行機(jī)械混粉。球磨所用料球?yàn)?mm和8mm的瑪 瑙球，球料比為15 : 1。 將上述混合均勻的粉末冷壓成型，壓強(qiáng)為800MPa，保壓時(shí)間為6分鐘；將冷壓成型
件在NH3氣體保護(hù)下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為80(TC，保溫時(shí)間為4小時(shí)；對(duì)試件進(jìn)行二次壓制，壓
強(qiáng)為500MPa，保壓時(shí)間為10分鐘；對(duì)試件進(jìn)行二次燒結(jié)，試樣在NH3保護(hù)下燒結(jié)，燒結(jié)溫度
為80(TC，保溫時(shí)間為5小時(shí)，冷卻后制備成銅鋁基電觸頭復(fù)合材料坯件。 制備的毛坯性能達(dá)到密度6. lg/cm、電阻率3. 80ii Q cm ;硬度HV(MPa)615 ;
15(TC大氣環(huán)境條件下的氧化增重0. 20mg/g. day (純銅的為3. 6mg/g. day)。 實(shí)施例2 稱(chēng)取以下重量百分比的原料銅60%，鋁28%，銀8%，錫2%，碳化硼1.9%，富鑭 混合稀土O. 1%，將富鑭混合稀土和與部分銅粉混合，制成300目、重量比為1 : IO的混合 稀土 _銅粉；再將上述的混合稀土 _銅粉、以及鋁粉、錫粉、剩余的銅粉球磨混合8小時(shí)，然 后將粒度為300目的碳化硼粉加入球磨后的粉料中進(jìn)行機(jī)械混粉。球磨所用料球?yàn)?mm和 8mm的瑪瑙球，球料比為15 : 1。 將上述混合均勻的粉末冷壓成型，壓強(qiáng)為600MPa，保壓時(shí)間為10分鐘；將冷壓成
型件在NH3氣體保護(hù)下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為90(TC，保溫時(shí)間為5小時(shí)；對(duì)試件進(jìn)行二次壓制，
壓強(qiáng)為700MPa，保壓時(shí)間為6分鐘；對(duì)試件進(jìn)行二次燒結(jié)，試樣在NH3保護(hù)下燒結(jié)，燒結(jié)溫度
為80(TC，保溫時(shí)間為3小時(shí)，冷卻后制備成銅鋁基電觸頭復(fù)合材料坯件。 制備的毛坯性能達(dá)到密度6. 6g/cm、電阻率3. 65ii Q cm ;硬度HV(MPa)655 ;
15(TC大氣環(huán)境條件下的氧化增重0. 18mg/g. day(純銅的為3. 6mg/g. day)。。 實(shí)施例3 稱(chēng)取以下重量百分比的原料銅55 % ，鋁30 % ，銀8 % ，錫4 % ，碳化硼2.5%，富鑭 混合稀土0.5%，將富鑭混合稀土和與部分銅粉混合，制成300目、重量比為1 : IO的混合 稀土 _銅粉，再將上述的混合稀土 _銅粉、以及鋁粉、錫粉、剩余的銅粉球磨混合8小時(shí)，然 后將粒度為300目的碳化硼粉加入球磨后的粉料中進(jìn)行機(jī)械混粉。球磨所用料球?yàn)?mm和8mm的瑪瑙球，球料比為15 : 1。 將上述混合均勻的粉末冷壓成型，壓強(qiáng)為800MPa，保壓時(shí)間為8分鐘；將冷壓成型 件在NH3氣體保護(hù)下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為80(TC，保溫時(shí)間為4小時(shí)；對(duì)試件進(jìn)行二次壓制，壓 強(qiáng)為700MPa，保壓時(shí)間為4分鐘；對(duì)試件進(jìn)行二次燒結(jié)，試樣在NH3保護(hù)下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為 80(TC，保溫時(shí)間為5小時(shí)，冷卻后制備成銅鋁基電觸頭復(fù)合材料坯件。
制備的毛坯性能達(dá)到密度6. 3g/cm、電阻率3. 10ii Q cm ;硬度HV(MPa)645 ; 15(TC大氣環(huán)境條件下的氧化增重0. 18mg/g. day (純銅的為3. 6mg/g. day)。
權(quán)利要求
一種銅鋁基電觸頭復(fù)合材料，其特征是采用以下方法制成(1)稱(chēng)取下述重量百分比的原料銅50-65％，鋁25-40％，銀5-10％，錫1-5％，碳化硼1-3％，富鑭或富鈰混合稀土0.05-1％，將混合稀土和銅制成200-400目、重量比為1∶10的混合稀土-銅粉；(2)將步驟(1)的混合稀土-銅粉、以及粒度為200-400目的銅粉、鋁粉、錫粉球磨混合5-10小時(shí)，再將粒度為200-400目的碳化硼粉加入球磨后的粉料中進(jìn)行機(jī)械混粉；(3)將上述混合均勻的粉末冷壓成型，壓強(qiáng)為500-900MPa，保壓時(shí)間為5-10分鐘；(4)將冷壓成型品在NH3氣體保護(hù)下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為750-900℃，保溫時(shí)間為2-5小時(shí)；(5)將上述燒結(jié)后的產(chǎn)品以步驟(3)的方法進(jìn)行二次壓制，壓強(qiáng)為400-800MPa，保壓時(shí)間為1-10分鐘；(6)將上述二次壓制后的產(chǎn)品以步驟(4)的方法進(jìn)行二次燒結(jié)，燒結(jié)溫度為750-850℃，保溫時(shí)間為2-5小時(shí)，冷卻后制備成銅鋁基電觸頭復(fù)合材料坯件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅鋁基電觸頭復(fù)合材料，其特征是步驟(2)中球磨所用料 球?yàn)?mm和8mm的瑪瑙球，球料比為15 : 1。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種銅鋁基電觸頭復(fù)合材料，其制備方法為稱(chēng)取下述重量百分比的原料銅50-65％，鋁25-40％，銀5-10％，錫1-5％，碳化硼1-3％，富鑭或富鈰混合稀土0.05-1％，先將混合稀土和銅制成混合稀土-銅粉；再將銅粉、鋁粉、錫粉球磨混合，然后進(jìn)行粉末冷壓成型，燒結(jié)，二次成型，二次燒結(jié)冷卻后制備成銅鋁基電觸頭復(fù)合材料坯件。本發(fā)明選用銅和鋁作為基體，銅與鋁比較價(jià)格低廉，且資源較豐富，其導(dǎo)電導(dǎo)熱性、抗熔焊性、電流蝕及摩擦特性均能滿(mǎn)足電觸頭材料基體的要求，本發(fā)明的材料的抗熔焊性能強(qiáng)，耐氧化、耐磨性能良好，是低中壓開(kāi)關(guān)中常用的銀合金電觸頭的廉價(jià)替代品。
文檔編號(hào)H01H1/025GK101698911SQ20091001939
公開(kāi)日2010年4月28日 申請(qǐng)日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者張運(yùn)林 申請(qǐng)人:張運(yùn)林