本發(fā)明涉及銅鉻復(fù)合觸頭材料制造技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種電子束熔覆工藝制備銅鉻復(fù)合觸頭材料的方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中，制備銅鉻復(fù)合觸頭材料的方法主要是采用真空感應(yīng)熔煉工藝，但真空感應(yīng)熔煉工藝具有以下缺點(diǎn)：1)真空感應(yīng)熔煉工藝制備電觸頭材料時(shí)由于坩堝脫落會(huì)引起夾雜；2)真空感應(yīng)熔煉工藝制備由觸頭片的邊部至中心，金相組織中鉻顆粒逐漸增大，組織均勻性不一致；3)真空感應(yīng)熔煉工藝制備過程坩堝放氣，導(dǎo)致氣體含量偏高；4)真空感應(yīng)熔煉工藝無法制備“銅鉻-銅”復(fù)合觸頭。

電子束表面處理以其能量利用率高、工藝可靠性好、無污染等優(yōu)點(diǎn)獲得了廣泛應(yīng)用。電子束合金化是采用高能量密度的電子束作用在基體預(yù)鋪覆的合金化粉料表面，通過控制電子束熔覆工藝參數(shù)使得合金化粉料全熔基體微熔，將一種或多種合金物質(zhì)熔入金屬表面薄層熔區(qū)，使之發(fā)生物理變化或化學(xué)變化反應(yīng)，在金屬表面制備具有特定合金成分及特定性能的改性層。電子束在極短的時(shí)間內(nèi)使金屬表面或內(nèi)部材料迅速加熱熔化，并借助于冷態(tài)基體迅速冷卻的工藝，能獲得一般冷卻速度下無法得到的化合物、過飽和固溶體、微晶。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是，現(xiàn)有的制備銅鉻復(fù)合觸頭材料的工藝存在著組織粗大不均勻、組織夾雜，材料純凈度低、氣體含量偏高、無法制備“銅鉻-銅”復(fù)合觸頭及導(dǎo)電性差的問題，提供一種電子束熔覆工藝制備銅鉻復(fù)合觸頭材料的方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種電子束熔覆工藝制備銅鉻復(fù)合觸頭材料的方法，所述方法包括以下步驟：

1)基體材料制備：將無氧銅塊通過機(jī)械加工設(shè)備制成所需形狀；

2)鋪覆粉制備：將銅粉和鉻粉按重量Cu粉：Cr粉＝(9:1)-(5:5)的配比混合得到銅鉻合金混合粉，再添加無水乙醇，用銅球進(jìn)行球磨混粉3-10小時(shí)，得到鋪覆粉；

3)鋪覆：將混好后的鋪覆粉鋪覆在無氧銅塊表面，厚度在1-4mm；

4)壓制：使用壓力機(jī)壓制鋪覆層，然后自然風(fēng)干或烘干；

5)抽真空：將壓制后樣品置于電子束設(shè)備內(nèi)，抽真空至10^-2pa級(jí)以下；

6)電子束掃描：選取合適的加速電壓、加速電流、脈沖頻率、聚焦電流、下束時(shí)間等工藝參數(shù)，對(duì)樣品表面進(jìn)行掃描處理，通過電子束掃描熔化鋪覆的銅鉻粉末并使無氧銅基體表面微熔，二者之間形成冶金結(jié)合。

進(jìn)一步地，在上述方案中，所述無氧銅塊純度≥99.95％，Cr粉純度≥99.0％，Cu粉純度≥99.7％。

進(jìn)一步地，在上述方案中，所述Cr粉粒徑為100-400微米，所述Cu粉粒徑為400微米以下。

進(jìn)一步地，在上述方案中，所述的球磨混粉過程中，按重量計(jì)，銅鉻合金混合粉：銅球：無水乙醇＝100：100：1，制備的產(chǎn)品組織均勻、細(xì)小。

進(jìn)一步地，在上述方案中，所述壓力機(jī)的壓力控制在15-95kN，使鋪覆粉初步與基材結(jié)合。

進(jìn)一步地，在上述方案中，所述加速電壓控制在30-60kV、加速電流控制在10-120mA、脈沖頻率控制在50-400HZ、聚焦電流控制在50-400mA、下束時(shí)間控制在10-40S。

優(yōu)選地，所述加速電壓控制在45kV、加速電流控制在65mA、脈沖頻率控制在200HZ、聚焦電流控制在220mA、下束時(shí)間控制在25S。通過高能量密度的電子束作用在銅鉻合金粉表面，使合金粉全熔，無氧銅塊表面微熔，熔化態(tài)的銅鉻合金部分融入無氧銅塊表面薄層熔區(qū)，使之發(fā)生冶金結(jié)合，然后依靠無氧銅塊導(dǎo)熱達(dá)到高速冷卻，從而得到組織細(xì)小均勻的銅鉻層。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用電子束熔覆工藝制備銅鉻復(fù)合觸頭材料，由于原材料不接觸坩堝，很好的避免了因坩堝脫落引起的夾雜和因坩堝放氣引起產(chǎn)品氣體含量偏高，同時(shí)由于冷卻迅速，保證了產(chǎn)品邊部到心部顆粒尺寸均勻細(xì)小。通過高能量密度的電子束作用在銅鉻合金粉表面，使合金粉全熔，無氧銅塊表面微熔，熔化態(tài)的銅鉻合金部分融入無氧銅塊表面薄層熔區(qū)，使“銅鉻層”與“銅層”冶金結(jié)合，保證了結(jié)合強(qiáng)度，同時(shí)在使用中各自發(fā)揮其材料優(yōu)勢(shì)。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種電子束熔覆工藝制備銅鉻復(fù)合觸頭材料的方法，所述方法包括以下步驟：

1)基體材料制備：將無氧銅塊通過機(jī)械加工設(shè)備制成所需形狀，無氧銅塊純度≥99.95％；

2)鋪覆粉制備：將銅粉和鉻粉按重量Cu粉：Cr粉＝9:1的配比混合得到銅鉻合金混合粉，Cr粉純度≥99.0％，Cu粉純度≥99.7％，Cr粉粒徑為100微米，Cu粉粒徑為380微米，再添加無水乙醇，按重量計(jì)，銅鉻合金混合粉：銅球：無水乙醇＝100：100：1，用銅球進(jìn)行球磨混粉3小時(shí)，制備的產(chǎn)品組織均勻、細(xì)小得到鋪覆粉；

3)鋪覆：將混好后的鋪覆粉鋪覆在無氧銅塊表面，厚度在1mm；

4)壓制：使用壓力機(jī)壓制鋪覆層，壓力機(jī)的壓力控制在15kN，使鋪覆粉初步與基材結(jié)合，然后自然風(fēng)干或烘干；

5)抽真空：將壓制后樣品置于電子束設(shè)備內(nèi)，抽真空至10^-2pa級(jí)以下；

6)電子束掃描：加速電壓控制在30kV、加速電流控制在10mA、脈沖頻率控制在50HZ、聚焦電流控制在50mA、下束時(shí)間控制在10S，對(duì)樣品表面進(jìn)行掃描處理，通過高能量密度的電子束作用在銅鉻合金粉表面，使合金粉全熔，無氧銅塊表面微熔，熔化態(tài)的銅鉻合金部分融入無氧銅塊表面薄層熔區(qū)，使之發(fā)生冶金結(jié)合，然后依靠無氧銅塊導(dǎo)熱達(dá)到高速冷卻，從而得到組織細(xì)小均勻的銅鉻層。

實(shí)施例2

一種電子束熔覆工藝制備銅鉻復(fù)合觸頭材料的方法，所述方法包括以下步驟：

1)基體材料制備：將無氧銅塊通過機(jī)械加工設(shè)備制成所需形狀，無氧銅塊純度≥99.95％；

2)鋪覆粉制備：將銅粉和鉻粉按重量Cu粉：Cr粉＝7:3的配比混合得到銅鉻合金混合粉，Cr粉純度≥99.0％，Cu粉純度≥99.7％，Cr粉粒徑為250微米，Cu粉粒徑為300微米，再添加無水乙醇，按重量計(jì)，銅鉻合金混合粉：銅球：無水乙醇＝100：100：1，用銅球進(jìn)行球磨混粉7小時(shí)，制備的產(chǎn)品組織均勻、細(xì)小得到鋪覆粉；

3)鋪覆：將混好后的鋪覆粉鋪覆在無氧銅塊表面，厚度在2mm；

4)壓制：使用壓力機(jī)壓制鋪覆層，壓力機(jī)的壓力控制在55kN，使鋪覆粉初步與基材結(jié)合，然后自然風(fēng)干或烘干；

5)抽真空：將壓制后樣品置于電子束設(shè)備內(nèi)，抽真空至10^-2pa級(jí)以下；

6)電子束掃描：加速電壓控制在45kV、加速電流控制在65mA、脈沖頻率控制在200HZ、聚焦電流控制在220mA、下束時(shí)間控制在25S，對(duì)樣品表面進(jìn)行掃描處理，通過高能量密度的電子束作用在銅鉻合金粉表面，使合金粉全熔，無氧銅塊表面微熔，熔化態(tài)的銅鉻合金部分融入無氧銅塊表面薄層熔區(qū)，使之發(fā)生冶金結(jié)合，然后依靠無氧銅塊導(dǎo)熱達(dá)到高速冷卻，從而得到組織細(xì)小均勻的銅鉻層。

實(shí)施例3

一種電子束熔覆工藝制備銅鉻復(fù)合觸頭材料的方法，所述方法包括以下步驟：

1)基體材料制備：將無氧銅塊通過機(jī)械加工設(shè)備制成所需形狀，無氧銅塊純度≥99.95％；

2)鋪覆粉制備：將銅粉和鉻粉按重量Cu粉：Cr粉＝5:5的配比混合得到銅鉻合金混合粉，Cr粉純度≥99.0％，Cu粉純度≥99.7％，Cr粉粒徑為400微米，Cu粉粒徑為100微米，再添加無水乙醇，按重量計(jì)，銅鉻合金混合粉：銅球：無水乙醇＝100：100：1，用銅球進(jìn)行球磨混粉10小時(shí)，制備的產(chǎn)品組織均勻、細(xì)小得到鋪覆粉；

3)鋪覆：將混好后的鋪覆粉鋪覆在無氧銅塊表面，厚度在4mm；

4)壓制：使用壓力機(jī)壓制鋪覆層，壓力機(jī)的壓力控制在95kN，使鋪覆粉初步與基材結(jié)合，然后自然風(fēng)干或烘干；

5)抽真空：將壓制后樣品置于電子束設(shè)備內(nèi)，抽真空至10^-2pa級(jí)以下；

6)電子束掃描：加速電壓控制在60kV、加速電流控制在120mA、脈沖頻率控制在400HZ、聚焦電流控制在400mA、下束時(shí)間控制在40S，對(duì)樣品表面進(jìn)行掃描處理，通過高能量密度的電子束作用在銅鉻合金粉表面，使合金粉全熔，無氧銅塊表面微熔，熔化態(tài)的銅鉻合金部分融入無氧銅塊表面薄層熔區(qū)，使之發(fā)生冶金結(jié)合，然后依靠無氧銅塊導(dǎo)熱達(dá)到高速冷卻，從而得到組織細(xì)小均勻的銅鉻層。

最后應(yīng)該說明的是，通過以上實(shí)施例所述，可較好地實(shí)施本發(fā)明，但上述實(shí)施例僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍；即凡依本發(fā)明內(nèi)容所作的均等變化和修飾，都為本發(fā)明權(quán)利要求所要求保護(hù)的范圍所涵蓋。