專利名稱：納米氧化鋁銅基體觸頭材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系屬冶金技術(shù)領(lǐng)域，為納米氧化鋁銅基體觸頭材料。
技術(shù)開發(fā)背景主要是從兩方面考慮其一，是在局部范圍內(nèi)代替銀基體觸頭材料，使其有相較于銀基體觸頭材料更好的性價比。其二，就是在全世界范圍內(nèi)，能夠很好解決電弧燒蝕集中問題的辦法還沒有找到，理論也不成熟，實踐尚處摸索階段。本發(fā)明做了大膽嘗試，引入全新納米概念，在現(xiàn)階段解決電弧集中燒蝕問題上提供了較好方法，使開關(guān)通斷時拉弧均勻分散。延長開關(guān)使用壽命。
基于上述理論與實踐概況，本發(fā)明提出用納米氧化鋁(AL2Q3)做主要強化相，實現(xiàn)電觸頭物理，化學(xué)，電侵蝕等參數(shù)性能的全面提升。代替目前普遍采用金剛石粉(C)做強化相的觸頭材料，因金剛石粉(C)的添加增加了工藝過程的復(fù)雜性，同時使得粉末冶金法的加工過程變得困難，即它的延展性較差。廢品率較高，成本上升。
雖然銀基體納米氧化物觸頭材料已有研究并生產(chǎn)(主要是AgSnO2)，但納米氧化物銅基觸頭的思想還無人提出，本發(fā)明在多次實驗及電性能測試后發(fā)現(xiàn)，該材料電阻率低，導(dǎo)熱率高，壽命長，抗機械沖擊性強，強度及硬度高，耐腐蝕，高抗熔焊，熱穩(wěn)定性好。
研究發(fā)現(xiàn)，電弧侵蝕是造成觸頭材料壽命低的主要因素，非納米級材料在電弧燃燒狀況下，電弧會集中在少量添加組元粒子上燃燒，富集而損害性大。而納米氧化鋁(AL2Q3)的添加使電弧由收縮型轉(zhuǎn)變?yōu)閿U散型，并均勻地分布于觸頭表面，延長了觸頭使用壽命。
由于納米氧化鋁(AL2Q3)材料的熱穩(wěn)定性高，其與銅基體的潤濕性較好，同時其增大了銅晶粒之間的粘度，使熔化的銅不易噴濺，這就使開關(guān)的通斷性能更強，而納米氧化鋁(AL2O3)的添加并沒有明顯降低銅基體的電導(dǎo)特性。
但同時也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)納米氧化鋁(AL2O3)添加到某一臨界百分比含量時，材料變得不具有韌性，無法燒結(jié)成型。同時使加工及壓延難度加大，模具耗費量大。但為了使得觸頭材料在保證一定韌性前提下，強度達到更高要求，則用少量碳化鎢(WC)彌補。從而使得觸頭材料在電弧作用下有更好的相變，表面動力學(xué)特性，電磁攪拌，冶金效應(yīng)。電弧侵蝕下的高溫使得材料成分梯度變化較小，組元均勻。
本發(fā)明的目的在于提供一種納米氧化鋁銅基體觸頭材料，除具有低電阻，高載流、高抗熔焊，耐腐蝕，韌性好外，最重要的是優(yōu)于其它同類材料的耐電弧侵蝕性。
本發(fā)明的目的如下實現(xiàn)納米氧化鋁銅基體觸頭材料，其成份配比為(重量百分比)納米氧化鋁0.01-3；碳化鎢0.01-4；銅鑭預(yù)合金0.01-1；余量銅。
本發(fā)明以是銅為基體相的材料，二相組元為納米氧化鋁(AL2O3)，碳化鎢(WC)作為補充相，調(diào)節(jié)材料的硬度和韌性之間的平衡，使得抗電弧燒蝕能力更強。另外加入的銅鑭預(yù)合金使液相燒結(jié)的冶金動力學(xué)特性較好，改善假合金狀態(tài)下的銅晶粒之間潤濕性。同時低熔點的鑭可以起到滅弧作用。加入各組元目的為納米氧化鋁(AL2O3)提高觸頭材料的硬度，強度，關(guān)鍵起均勻電弧，提高觸頭抗弧滅弧能力。
碳化鎢(WC)提高觸頭材料硬度，強度。補充納米氧化鋁(AL2O3)的臨界重量百分比的不足。同時提高材料抗熔焊能力。
銅鑭預(yù)合金起到潤濕及滅弧的作用。
本發(fā)明的優(yōu)點在于與同類材料及銀基觸頭材料比有更好的性價比優(yōu)勢。抗電弧侵蝕作用更強，加工性更好，是替代其它金剛石銅基體材料的更好材料。
下面給出實施例實施例1納米氧化鋁銅基體觸頭材料，其成份配比(重量百分比)；納米氧化鋁0.01；碳化鎢0.01；銅鑭預(yù)合金0.01；余量銅。
其性能指標(biāo)電阻率1.98uΩ.cm，密度8.73g/cm3，硬度HB(HV)46實施例2納米氧化鋁銅基體觸頭材料，其成份配比(重量百分比)，納米氧化鋁1；碳化鎢2；銅鑭預(yù)合金0.05；余量銅。
其性能指標(biāo)電阻率2.08uΩ.cm，密度8.69g/cm3，硬度HB(HV)65實施例3納米氧化鋁銅基體觸頭材料，其成份配比(重量百分比)，納米氧化鋁3；碳化鎢4；銅鑭預(yù)合金1；余量銅。
其性能指標(biāo)電阻率2.12uΩ.cm，密度8.66g/cm3，硬度HB(HV)7權(quán)利要求
納米氧化鋁銅基體觸頭材料，其特征為材料成份配比(重量百分比)納米氧化鋁0.01-3；碳化鎢0.01-4；銅鑭預(yù)合金0.01-1；余量銅。
全文摘要
納米氧化鋁銅基體觸頭材料，其材料成分配比為(重量百分比)納米氧化鋁0.01－3；碳化鎢0.01－4；銅鑭預(yù)合金0.01－1；余量銅。該材料除具備良好的導(dǎo)熱，導(dǎo)電性外還兼具高抗熔焊，不粘連，低電阻，低溫升，長壽命，最主要是抗電弧燒蝕性更好，是一種全新概念的納米觸頭材料，性價比高。
文檔編號C22C9/00GK1588595SQ20041006306
公開日2005年3月2日 申請日期2004年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月13日
發(fā)明者劉偉 申請人:劉偉