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CN103352136A - 铜基触头材料及制作工艺 - Google Patents

铜基触头材料及制作工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种铜基触头材料及制作工艺，铜基触头材料包含以下成份，0.002～0.1％(重量)的钇，0.002～0.08％(重量)的铋，0.001～0.5％(重量)的钛，0.001～0.5％(重量)的钼，0.001～0.1％(重量)的碲，0.003～0.5％(重量)的镧，0.03～1.0％(重量)的石墨，0.01～0.2％(重量)的铝和余量的铜。由于采用稀土粉末冶金的环保电触头材料，在保持了良好的导电性和导热性以及低电阻率的前提下，还对铜基体有明显的强化作用，提高了触头的抗电腐蚀性和抗粘连性，触头的分断能力强，可适用于较高电流的分断；本发明的制作工艺采用混滚、压制、烧结、复压、烧结、挤压和冷轧，有利于粉末颗粒的重排和位移，提高致密性，另，还改善触头材料成份在铜基体中的分布状态，提高触头材料的耐腐蚀性。

Description

铜基触头材料及制作工艺
技术领域
本发明涉及一种铜基触头材料及制作工艺。
背景技术
一直以来，银在电器触头材料中占主要地位，而银作为贵金属是一种稀缺资源，一度使得电器触头的成本高居不下。近几年来，开发用铜基合金来代替银，且能符合电器触头性能的触头材料是业内亟待解决和完善的课题。
铜基触头材料的电器性能主要取决于其组成成份以及制作工艺，由于，粉末冶金方法易于控制材料成份及质量，在工厂生产过程中得到了极大的推广应用。目前，铜基触头材料的制作工艺的主要难题有两大方面：一、如何优化铜基触头材料的成份，达到电器性能的综合提高；二、优化铜基触头材料的制作工艺，避免因粉末冶金方法在触头材料内部产生的气孔和缺陷对抗电弧腐蚀的影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种成份和性能优化配合的铜基触头材料，以及可避免粉末冶金方法对电器触头性能产生负面影响的铜基触头材料的制作工艺。
为实现上述目的，本发明采用一种铜基触头材料，包含以下成份，0.002～0.1％(重量)的钇，0.002～0.08％(重量)的铋，0.001～0.5％(重量)的钛，0.001～0.5％(重量)的钼，0.001～0.1％(重量)的碲，0.003～0.5％(重量)的镧，0.03～1.0％(重量)的石墨，0.01～0.2％(重量)的铝和余量的铜。
本发明的铜基触头材料采用下面的配比是最优效果：所述的钇的重量百分比为0.002％，所述的铋的重量百分比为0.003％，所述的钛的重量百分比为0.001％，所述的钼的重量百分比为0.002％，所述的碲的重量百分比为0.02％，所述的镧的重量百分比为0.005％，所述的石墨的重量百分比为0.05％，所述的铝的重量百分比为0.02％。
本发明采用的铜基触头材料的制作工艺：
第一步，按重量百分比，将含有钇0.002～0.1％，铋0.002～0.08％，钛0.001～0.5％，钼0.001～0.5％，碲0.001～0.1％，镧0.003～0.5％，石墨0.03～1.0％，铝0.01～0.2％和余量的铜粉进行充分混合搅拌；
第二步，将混合好的粉末材料放入压制模，用压制机压制成圆绽状，再放入高温真空炉内进行烧结，烧结温度为700～800℃，时间为1小时，烧结后进行常温冷却，出炉后再用所述的压制机复压整型；
第三步，将复压整型后的物体再次放入高温炉内烧结，烧结温度为800～850℃，时间为2小时，取出后，放入模具内挤压成板材；
第四步，将所述的板材进行冷轧、退火，在表面复合一层焊料，冷轧整平，最后用机床冲压制成触头，然后进行表面抛光处理。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现于：由于采用稀土粉末冶金的环保电触头材料，在保持了良好的导电性和导热性以及低电阻率的前提下，还对铜基体有明显的强化作用，提高了触头的抗电腐蚀性和抗粘连性，触头的分断能力强，可适用于较高电流的分断。
特别地，所述的第一步中，将混合好的材料放入高能混合滚筒机内进行3小时的混滚。通过3小时的混滚，有利于粉末颗粒的重排和位移，致密性提高，消除可能形成的封闭气孔。
特别地，所述的压制机为300～350吨的油压机。
特别地，所述的模具是650吨挤压机的模具。通过挤压法，进一步改善触头材料成份在铜基体中的分布状态，提高触头材料的耐腐蚀性。
特别地，所述的第四步中，采用高压热喷涂机在所述的材料表面喷上一层银磷钎焊料。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明再做详细的描述。
实施例一
一种铜基触头材料，包含以下成份，0.002％(重量)的钇，0.003％(重量)的铋，0.001％(重量)的钛，0.002％(重量)的钼，0.02％(重量)的碲，0.005％(重量)的镧，0.05％的(重量)的石墨，0.02％(重量)的铝以及余量的铜。
一种铜基触头材料的制作工艺，
第一步，按重量百分比，将0.002％(重量)的钇，0.003％(重量)的铋，0.001％(重量)的钛，0.002％(重量)的钼，0.02％(重量)的碲，0.005％(重量)的镧，0.05％的(重量)的石墨，0.02％(重量)的铝和余量的铜进行充分混合搅拌，将混合好的材料放入高能混合滚筒机内进行3小时的混滚。
第二步，将混合好的粉末材料放入压制模内，用300吨的油压机压制成圆绽状，再放入高温真空炉内进行烧结，烧结温度为800℃，时间为1小时，烧结后进行常温冷却，出炉后再用350吨的油压机复压整型；
第三步，将复压整型后的物体再次放入高温炉内烧结，烧结温度为850℃，时间为2小时，取出后，放入650吨挤压机上的模具内挤压成成板材；
第四步，将板材进行冷轧、退火，采用高压热喷涂机在材料表面喷上一层银磷钎焊料，冷轧整平，最后用机床冲压制成触头，然后进行表面抛光处理。
经检测，所得触头材料电阻率为2.4～2.8μΩ.cm，硬度为40～60HB，密度为8.30～8.40g/cm3。
实施例二
一种铜基触头材料，包含以下成份，0.005％(重量)的钇，0.005％(重量)的铋，0.008％(重量)的钛，0.002％(重量)的钼，0.04％(重量)的碲，0.008％(重量)的镧，0.05％的(重量)的石墨，0.03％(重量)的铝以及余量的铜。
一种铜基触头材料的制作工艺，
第一步，按重量百分比，将0.005％(重量)的钇，0.005％(重量)的铋，0.008％(重量)的钛，0.002％(重量)的钼，0.04％(重量)的碲，0.008％(重量)的镧，0.05％的(重量)的石墨，0.03％(重量)的铝和余量的铜进行充分混合搅拌，将混合好的材料放入高能混合滚筒机内进行3小时的混滚。
第二步，将混合好的粉末材料放入压制模内，用300吨的油压机压制成圆绽状，再放入高温真空炉内进行烧结，烧结温度为700℃，时间为1小时，烧结后进行常温冷却，出炉后再用350吨的油压机复压整型；
第三步，将复压整型后的物体再次放入高温炉内烧结，烧结温度为800℃，时间为2小时，取出后，放入650吨挤压机上的模具内挤压成成板材；
第四步，将板材进行冷轧、退火，采用高压热喷涂机在材料表面喷上一层银磷钎焊料，冷轧整平，最后用机床冲压制成触头，然后进行表面抛光处理。
经检测，所得触头材料电阻率为2.4～2.8μΩ.cm，硬度为40～60HB，密度为8.30～8.40g/cm3。
实施例三
一种铜基触头材料，包含以下成份，0.008％(重量)的钇，0.002％(重量)的铋，0.006％(重量)的钛，0.004％(重量)的钼，0.05％(重量)的碲，0.003％(重量)的镧，0.04％的(重量)的石墨，0.02％(重量)的铝以及余量的铜。
一种铜基触头材料的制作工艺，
第一步，按重量百分比，将0.008％(重量)的钇，0.002％(重量)的铋，0.006％(重量)的钛，0.004％(重量)的钼，0.05％(重量)的碲，0.003％(重量)的镧，0.04％的(重量)的石墨，0.02％(重量)的铝和余量的铜进行充分混合搅拌，将混合好的材料放入高能混合滚筒机内进行3小时的混滚。
第二步，将混合好的粉末材料放入压制模内，用300吨的油压机压制成圆绽状，再放入高温真空炉内进行烧结，烧结温度为750℃，时间为1小时，烧结后进行常温冷却，出炉后再用350吨的油压机复压整型；
第三步，将复压整型后的物体再次放入高温炉内烧结，烧结温度为850℃，时间为2小时，取出后，放入650吨挤压机上的模具内挤压成成板材；
第四步，将板材进行冷轧、退火，采用高压热喷涂机在材料表面喷上一层银磷钎焊料，冷轧整平，最后用机床冲压制成触头，然后进行表面抛光处理。
经检测，所得触头材料电阻率为2.4～2.8μΩ.cm，硬度为40～60HB，密度为8.30～8.40g/cm3。

Claims (8)

1.一种铜基触头材料，其特征在于：包含以下成份，0.002～0.1％(重量)的钇，0.002～0.08％(重量)的铋，0.001～0.5％(重量)的钛，0.001～0.5％(重量)的钼，0.001～0.1％(重量)的碲，0.003～0.5％(重量)的镧，0.03～1.0％(重量)的石墨，0.01～0.2％(重量)的铝和余量的铜。
2.根据权利要求1所述的铜基触头材料，其特征在于：所述的钇的重量百分比为0.002％，所述的铋的重量百分比为0.003％，所述的钛的重量百分比为0.001％，所述的钼的重量百分比为0.002％，所述的碲的重量百分比为0.02％，所述的镧的重量百分比为0.005％，所述的石墨的重量百分比为0.05％，所述的铝的重量百分比为0.02％。
3.一种铜基触头材料的制作工艺，其特征在于：
第一步，按重量百分比，将含有钇0.002～0.1％，铋0.002～0.08％，钛0.001～0.5％，钼0.001～0.5％，碲0.001～0.1％，镧0.003～0.5％，石墨0.03～1.0％，铝0.01～0.2％和余量的铜粉进行充分混合搅拌；
第二步，将混合好的粉末材料放入压制模，用压制机压制成圆绽状，再放入高温真空炉内进行烧结，烧结温度为700～800℃，时间为1小时，烧结后进行常温冷却，出炉后再用所述的压制机复压整型；
第三步，将复压整型后的物体再次放入高温炉内烧结，烧结温度为800～850℃，时间为2小时，取出后，放入模具内挤压成板材；
第四步，将所述的板材进行冷轧、退火，在表面复合一层焊料，冷轧整平，最后用机床冲压制成触头，然后进行表面抛光处理。
4.根据权利要求3所述的铜基触头材料的制作工艺，其特征在于：所述的第一步中，将混合好的材料放入高能混合滚筒机内进行3小时的混滚。
5.根据权利要求3或4所述的铜基触头材料的制作工艺，其特征在于：所述的压制机为300～350吨的油压机。
6.根据权利要求3或4所述的铜基触头材料的制作工艺，其特征在于：所述的模具是650吨挤压机的模具。
7.根据权利要求5所述的铜基触头材料的制作工艺，其特征在于：所述的模具是650吨挤压机的模具。
8.根据权利要求3或4所述的铜基触头材料的制作工艺，其特征在于：所述的第四步中，采用高压热喷涂机在所述的材料表面喷上一层银磷钎焊料。
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