擠壓過程中材料的氧化，降低材料的氧含量， 防止其再真空斷路器中使用時(shí)放氣，從而影響使用壽命。
[0093] (5)加熱
[0094] 將包套密封后的棒料加熱至500-1050°C之間，保溫30分鐘-90分鐘；
[0095] (6)熱擠壓
[0096] 使用液壓機(jī)進(jìn)行熱擠壓，擠壓溫度500-1050°C，擠壓變形量為20% -99%，液壓機(jī) 噸位為200-2500T，擠壓后的棒料即為合格的銅鉻觸頭材料。本步驟的目的是提高材料的致 密度，同時(shí)也可以消除材料內(nèi)部小的缺陷，比如氣孔、縮孔等。改善材料組織的均勻性、提高 材料強(qiáng)度。此外，擠壓工藝對于材料最終的成型限制很小，這與常規(guī)的熔鑄、電弧熔煉等相 比，一方面可以提尚材料利用率，另一方面也能提尚廣品的生廣效率。
[0097] 步驟（1)中所述鉻粉在混合前經(jīng)過如下處理：
[0098] a.將所述鉻粉加入到鉻粉還原爐內(nèi)的氧化鋁坩堝中，至鉻粉上表面距離坩堝上邊 沿10~20mm，停止加料，關(guān)閉爐門，將爐內(nèi)環(huán)境真空度抽至6. 0 X 10 3Pa-7. 0 X 10 3Pa，充入 Iatm純度大于99. 9%的氫氣，所述氫氣依次經(jīng)硅膠、分子篩除水、105號催化劑除氧、分子 篩除水和高溫烘干處理，再將爐內(nèi)環(huán)境真空度抽至6. 0 X 10 3Pa-7. 0 X 10 3Pa ;
[0099] b.按180~200°C /h的升溫速率將爐內(nèi)環(huán)境溫度升至650°C~750°C，持續(xù)保持 環(huán)境真空度為6. 5X10 3Pa-7. 0X10 3Pa，在600°C~800°C下保溫1~2小時(shí)；
[0100] c.充入純度大于99. 9%的氫氣，所述氫氣依次經(jīng)硅膠、分子篩除水、105號催化劑 除氧、分子篩除水和高溫烘干處理，使?fàn)t內(nèi)環(huán)境氫氣氣壓為10~20Pa，再按100~150°C / h的升溫速率將爐內(nèi)環(huán)境溫度升至1150°C~1250°C，升溫結(jié)束后，保溫5~8小時(shí)，然后以 120~180°C /h的降溫速率降溫至室溫，即得氧含量低于300ppm的鉻粉，其中在所述升溫、 保溫和降溫的過程中，均持續(xù)通入氫氣，以保持爐內(nèi)環(huán)境氣壓為10~20Pa。
[0101] 步驟（3)中采用帶鋁合金夾板的冷等靜壓機(jī)進(jìn)行冷等靜壓，溫度控制為20°C。
[0102] 步驟（4)中的真空包套好包括將壓好的棒料放置入銅套后，進(jìn)行封死所述銅套并 從所述銅套上引出脫氣管，所述抽真空步驟是通過所述脫氣管完成的，所述銅套為焊接成 型；壓好的棒料放置入銅套后還進(jìn)行對夯實(shí)處理。
[0103] 步驟（6)中液壓機(jī)的擠壓頭的下降速度為5mm/s~10mm/s，比壓為200MPa~ 800Mpa ;在熱擠壓之前擠壓頭需要加熱至220~280°C，并在擠壓頭上涂有涂料。
[0104] 經(jīng)試驗(yàn)測試，上述實(shí)施例中各自制得的CuCr25、CuCr30和CuCr50觸頭材料的理化 性能如表1所示。
[0105] 表 1
[0107] 上述實(shí)施例中各自制得的CuCr25、CuCr30和CuCr50觸頭材料的金相組織分別如 圖1-3所示。
[0108] 上述實(shí)施例中的銅粉在混合前也可經(jīng)以下步驟處理：將銅粉粉末顆粒松裝于傳送 帶上，在450~750°C經(jīng)氧化使粉末產(chǎn)生一定的燒結(jié)來加速氧化過程，上述制作的銅粉混合 氧化物經(jīng)粉碎和分解氨還原后，可獲得多孔的海綿狀銅粉。
[0109] 本發(fā)明的方法對比于現(xiàn)有模具壓制、燒結(jié)工藝可大批量穩(wěn)定化生產(chǎn)，且可批量化 生產(chǎn)出大規(guī)格銅鉻觸頭（由于規(guī)格增大后模壓工藝壓力大，對設(shè)備、模具要求高）；生產(chǎn)出 的觸頭組織致密、無氣孔等缺陷。本發(fā)明可批量生產(chǎn)高Cr含量粉末冶金觸頭（當(dāng)Cr含量高 時(shí)模壓對壓力、模具要求增大，而此工藝在高溫下生產(chǎn)，無模具、壓力要求?。?；本發(fā)明工藝 過程簡單、加熱過程只有30-90min，相對模壓燒結(jié)工藝長達(dá)15-30小時(shí)的燒結(jié)過程，時(shí)間、 電能大大節(jié)約。
[0110] 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依 據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)上對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高性能銅鉻觸頭材料，其特征在于它由以下重量百分比的成分組成：Cr為 10-50%，余量為Cu ;其原材料分別為50-300微米的Cr粉以及300微米以下的Cu粉。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能銅鉻觸頭材料，其特征在于所述鉻粉為電解鉻粉或鋁 熱還原鉻粉，所述銅粉為電解銅粉或霧化銅粉。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高性能銅鉻觸頭材料，其特征在于所述鉻粉的純度為 99. 3% -99. 98%。4. 根據(jù)上述權(quán)利要求所述的高性能銅絡(luò)觸頭材料的制備方法，其特征在于該制備方法 包括以下步驟： (1) 原材料選擇 選用50-300微米的電解鉻粉或鋁熱還原鉻粉以及300微米以下的電解銅粉或霧化銅 粉； (2) 混粉 按Cu粉：Cr粉=9 : 1~5 : 5的重量配比，并按Cu粉和Cr粉的混合粉：銅球= I : 1的重量配比進(jìn)行球磨混粉3-10小時(shí)； (3) 冷等靜壓 將混好后的混合粉裝入橡膠套冷等靜壓為棒料，壓力為150-300Mpa，保壓時(shí)間為3-20 分鐘； (4) 真空包套 將步驟（3)中壓好的棒料裝入銅套，銅套厚度為1-5_，抽真空至lpa-10 2pa進(jìn)行真空 密封； (5) 加熱 將包套密封后的棒料加熱至500-1050°C之間，保溫30分鐘-90分鐘； (6)熱擠壓 使用液壓機(jī)進(jìn)行熱擠壓，擠壓溫度500-1050°C，擠壓變形量為20% -99%，液壓機(jī)噸位 為200-2500T，擠壓后的棒料即為合格的銅鉻觸頭材料。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于步驟（1)中所述鉻粉在混合前經(jīng)過如 下處理： a. 將所述鉻粉加入到鉻粉還原爐內(nèi)的氧化鋁坩堝中，至鉻粉上表面距離坩堝上邊沿 10~20_，停止加料，關(guān)閉爐門，將爐內(nèi)環(huán)境真空度抽至6. 0 X 10 3pa_7. 0 X 10 3Pa，充入 Iatm純度大于99. 9%的氫氣，所述氫氣依次經(jīng)硅膠、分子篩除水、105號催化劑除氧、分子 篩除水和高溫烘干處理，再將爐內(nèi)環(huán)境真空度抽至6. 0 X 10 3Pa_7. 0 X 10 3Pa ; b. 按180~200°C /h的升溫速率將爐內(nèi)環(huán)境溫度升至650°C~750 °C，持續(xù)保持環(huán)境 真空度為6. 5X10 3Pa_7. 0X10 3Pa，在600°C~800°C下保溫1~2小時(shí)； c. 充入純度大于99. 9%的氫氣，所述氫氣依次經(jīng)硅膠、分子篩除水、105號催化劑除 氧、分子篩除水和高溫烘干處理，使?fàn)t內(nèi)環(huán)境氫氣氣壓為10~20Pa，再按100~150°C /h 的升溫速率將爐內(nèi)環(huán)境溫度升至1150°C~1250°C，升溫結(jié)束后，保溫5~8小時(shí)，然后以 120~180°C /h的降溫速率降溫至室溫，即得氧含量低于300ppm的鉻粉，其中在所述升溫、 保溫和降溫的過程中，均持續(xù)通入氫氣，以保持爐內(nèi)環(huán)境氣壓為10~20Pa。6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的制備方法，其特征在于步驟（3)中采用帶鋁合金夾板的 冷等靜壓機(jī)進(jìn)行冷等靜壓，溫度控制為20°C。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于步驟（4)中的真空包套好包括將壓好 的棒料放置入銅套后，進(jìn)行封死所述銅套并從所述銅套上引出脫氣管，所述抽真空步驟是 通過所述脫氣管完成的，所述銅套為焊接成型；壓好的棒料放置入銅套后還進(jìn)行對夯實(shí)處 理。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于步驟(6)中液壓機(jī)的擠壓頭的下降速 度為5mm/s~10mm/s，比壓為200MPa~800Mpa ;在熱擠壓之前擠壓頭需要加熱至220~ 280 °C，并在擠壓頭上涂有涂料。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高性能銅鉻觸頭材料及其制備方法。該銅鉻觸頭材料是由以下重量百分比：Cr含量10-50％，Cu余量組成。其制備方法包括原材料選擇—混粉—冷等靜壓—真空包套—加熱—熱擠壓。本發(fā)明采用特殊的包套加熱擠壓工藝，大大降低冷壓時(shí)大規(guī)格觸頭及高Cr含量對壓機(jī)、模具的特殊要求，可以在現(xiàn)有常規(guī)設(shè)備上進(jìn)行批量化生產(chǎn)，并且高溫?cái)D壓可使粉末在固相下盡可能的致密化，減少甚至杜絕組織中的氣孔存在。本發(fā)明生產(chǎn)的銅鉻觸頭材料用于中高壓真空斷路器中，由于本工藝制備的出頭材料有高的致密度和組織均勻的優(yōu)點(diǎn)，因此有利于改善現(xiàn)有工藝導(dǎo)電、導(dǎo)熱性差，放氣量大問題，同時(shí)保持了良好的抗熔焊性。
【IPC分類】C22C9/00, C22C1/04, B22F1/00
【公開號】CN105018768
【申請?zhí)枴緾N201510481500
【發(fā)明人】王小軍, 劉凱, 師曉云, 王文斌, 李剛, 郭創(chuàng)立, 黃帆
【申請人】陜西斯瑞工業(yè)有限責(zé)任公司
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年7月31日