專利名稱：：一種WCu-CeO₂觸頭材料的制備方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于金屬材料制備
技術領域：
，具體涉及一種WCu-Ce02觸頭材料的制備方法。技術背景高壓電器開關的觸頭材料大量采用的是鎢銅材料。在WCu合金中，高熔點W形成難熔的骨架，使材料具有抗電弧、耐磨損及耐高溫的性能，而低熔點的Cu具有優(yōu)良的導電、導熱性和良好的塑性。在燃弧狀態(tài)下，低熔點的Cu被熔化，由于毛細管作用，被吸附在W骨架的毛細孔中，即使局部溫度很高，材料也不至產(chǎn)生熔焊和飛濺。因此，WCu合金具有良好的耐電弧侵蝕性、抗熔焊性能和高強度、高硬度等優(yōu)點。隨著電壓等級的提高，對觸頭材料耐電弧燒蝕的能力提出更高的要求。如果在WCu合金以鎢為基，摻入一些電子逸出功低的稀土金屬氧化物，它們彌散存在于鎢基體中，既起彌散強化作用，又能分散電弧的運動，減少電，觸頭材料的temM^^^CiL^miUI^蝕性能和電弧穩(wěn)定性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種WCu-Ce02觸頭材料的制備方法，該方法在在現(xiàn)有的鎢銅合金觸頭材料中添加稀土金屬氧化物，使觸頭材料的綜合性能得到提高。本發(fā)明所采用的技術方案是，WCu-Ce02觸頭材料的制備方法，在WCu合金觸頭材料中添加W03和Cu粉總重量的0.2%1%的Ce02，具體按以下步驟進行步驟l、根據(jù)Ce02的添加質量換算、稱取Ce(N03)4，配置成Ce(N03)4水溶液，將該Ce(N03)4溶液添加到W03粉和Cu粉中，攪拌至漿狀后在20(TC40(TC溫度下干燥，得到混合粉末；步驟2、將上步干燥后的粉末在溫度為40(TC60(TC進行裂解35小時，使Ce(N03)4裂解為Ce02，得到W03-CuO-Ce02混合粉末；步驟3、將上步得到的W03-CuO-Ce02混合粉末置于氣氛保護爐中，分別在400°C600°C和850°C1000°C下用氫氣還原24小時，氫氣流量分別為0.081/min和0.121/min，得到W-Cu-Ce02復合粉末;步驟4、將上步得到的W-Cu-Ce02復合粉末壓坯、在1000。C1200。C溫度下燒結1小時、在120(TC140(TC溫度下熔滲銅14小時，即制得WCu-Ce02觸頭材料。本發(fā)明的方法，由于在現(xiàn)有的鎢銅合金觸頭材料中加入了Ce02，使Ce02彌散存在于鎢基體中，起到了彌散強化的作用，提高了WCu稀土合金的高溫強度、再結晶溫度和高溫蠕變性能，使得到的觸頭材料具有優(yōu)良的抗電弧燒蝕性能及良好的電弧穩(wěn)定性。圖1是本發(fā)明制備方法的工藝流程圖；圖2，a是本發(fā)明方法得到的添加W+Cu粉重量的0.5%Ce02的材料顯微組織照片，b是本發(fā)明方法得到的添加W+Cu粉重量的1%Ce02的材料顯微組織照片；圖3，a是沒有添加Ce02的材料試樣電擊穿圖片，b是本發(fā)明方法得到的添加W+Cu粉重量的0.5%Ce02的材料試樣電擊穿圖片。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。本發(fā)明提供的WCu-Ce02觸頭材料的制備方法，是在現(xiàn)有常規(guī)使用的WCu合金觸頭材料中添加稀土金屬氧化物Ce02，并控制Ce02的添加量為W粉和Cu粉總重量的0.2%1%，而且，Ce02的添加不采用直接添加Ce02粉末的方法，而是采用添加Ce(N03)4，使Ce(N03)4裂解得到Ce02，該方法使Ce02在鎢基體中彌散得更充分，提高了強化的作用。參照圖l，具體按以下步驟進行步驟1、根據(jù)Ce02的添加質量換算、稱取Ce(N03)4，配置成濃度為10%30%的Ce(N03)4水溶液，將該Ce(NOs)4溶液添加到W03粉和Cu粉中，以100r/min的攪拌速度攪拌30min至漿狀后，在20(TC40(TC溫度下干燥，得到混合粉末；步驟2、將上步干燥后的粉末在溫度為40(TC60(TC進行裂解35小時，使Ce(N03)4裂解為Ce02，得到W03-CuO-Ce02混合粉末；步驟3、將上步得到的W03-CuO-Ce02混合粉末置于氣氛保護爐中，分別在400。C600。C和850°C1000°C下用氫氣還原24小時，使W03被還原為W02，再被還原為W，CuO被還原為Cu，—得到W-Cu-CeQiJ^1^步驟4、將上步得到的W-Cu-Ce02復合粉末壓坯、在1000'C120(TC溫度下燒結1小時、在1200。C140(TC溫度下熔滲銅14小時，即制得WCu-Ce02觸頭材料。實施例1取57gW03和5gCu粉，再取Ce(N03)4顆粒0.22g(按57gW03+5gCu粉總重量的0.2%的Ce02稱取)，將Ce(N03)4配置成濃度為10%Ce(NO3)4溶液添加到W03+Cu粉末中，以100r/min的攪拌速度攪拌30min后在200°C干燥，干燥后的粉末在40(TC進行裂解3小時，使Ce(N03)4裂解為Ce02，制得W03-CuO-Ce02混合粉末，將混合粉末置于氣氛保護爐中，分別在400°C和850°C下用氫氣還原2小時，使W03被還原為W02，再被還原為W，CuO還原為Cu，氫氣流量分別為0.081/min和0.121/min，得到W-Cu-Ce02復合粉末，將還原后的混合粉末采用常規(guī)的粉末冶金方法壓制成型，IOO(TC燒結1小時，然后在130(TC熔滲銅2小時，即制得WCu-Ce02觸頭材料。實施例2取57gW03和5gCu粉，再取Ce(N03)4顆粒U2g(按57gW03+5gCu粉總重量的0.5%的Ce02稱取)，將Ce(N03)4配置成濃度為20%Ce(NO3)4溶液添加到W03+Cu粉末中，以100r/min的攪拌速度攪拌30min后在300°C干燥，干燥后的粉末在50(TC進行裂解4小時，使Ce(N03)4裂解為Ce02，制得W03-CuO-Ce02混合粉末，將混合粉末置于氣氛保護爐中，分別在500°C和900°C下用氫氣還原3小時，使W03被還原為W02，再被還原為W，CuO還原為Cu，氫氣流量分別為0.081/min和0.121/min，得到W-Cu-Ce02復合粉末，將還原后的混合粉末采用常規(guī)的粉末冶金方法成型，110(TC燒結1小時，然后在120(TC熔滲銅3小時，即制得WCu-CeO，觸頭材料。其顯微組織結構如圖2a所示，圖3顯示的是電擊穿圖片，3a為傳統(tǒng)CuW合金的電弧燒蝕邊緣形貌，3b為添加CeCb的CuW合金的電弧燒蝕邊緣形貌。從圖3a可以看出，CuW合金的電擊穿發(fā)生在富銅區(qū)域，真空電弧在富銅區(qū)域聚集，會在此發(fā)生嚴重的局部熔化，引起Cu液的嚴重飛濺。從圖3b可以看出，電弧擊穿不在發(fā)生在富銅區(qū)域，而是發(fā)生在逸出功更低的Ce02上，Ce02的存在減少了電弧的集中燒蝕，從而提高了觸頭材料耐電弧燒蝕的能力。實施例3取57gWOs和5gCu粉，再取Ce(N03)4顆粒0.25g(按57gW03+5gCu粉總重量的1%的Ce02稱取)，將Ce(NC)3)4配置成濃度為30。/。Ce(N03)4溶液添加到W03+Cu粉末中，以100r/min的攪拌速度攪拌30min后在40(TC干燥，干，后的粉末在60(TC進行裂解5小時，使Ce(N03)4裂解為Ce02，制得W03-CuO-Ce02混合粉末，將混合粉末置于氣氛保護爐中，分別在60(fC和1000°C下用氫氣還原4小時，使W03被還原為W02，再被還原為W，CuO還原為Cu，氫氣流量分別為0.081/min和0.121/min，得到W-Cu-Ce02復合粉末，將還原后的混合粉末采用常規(guī)的粉末冶金方法壓制成型，1200°C燒結1小時，然后在140(TC熔滲4小時，即制得WCu-Ce02觸頭材料。其顯微組織照片如圖2b所示。圖2為不同含量Ce02的CuW合金在光學顯微鏡下的組織，其中灰色相為W，亮白色相為Cu，深色顆粒是添加的Ce02相。由圖2可知，所有的材料都有晶界，在晶界處彌散分布著Ce02。隨著Ce02的添加量的增加，CnW合金組織中Cu相的分布趨于均勻和分散，富銅區(qū)域減小。本發(fā)明方法制備的WCu-Ce02復合材料與W-Cu復合材料的性能mA表1所示。表1W-Cu和W-0.5CeO2-Cu復合材料的性能對比材料名稱硬度，HB電導率，密度耐電壓擊穿強%<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>W-Cu1974414.09409.53x10'W-0.5CeO2-Cu2034414.6410l.Olxl,O8從上表可以看出，本發(fā)明方法制備的WCu-Ce02觸頭材料的硬度、電導率、密度和耐電壓擊穿強度都得到提高，具有優(yōu)良的抗電弧燒蝕性能。權利要求1.一種WCu-CeO2觸頭材料的制備方法，在WCu合金觸頭材料中添加WO3和Cu粉總重量的0.2％～1％的CeO2，其特征在于，具體按以下步驟進行步驟1、根據(jù)CeO2的添加質量換算、稱取Ce(NO3)4，配置成Ce(NO3)4水溶液，將該Ce(NO3)4溶液添加到WO3粉和Cu粉中，攪拌至漿狀后在200℃～400℃溫度下干燥，得到混合粉末；步驟2、將上步干燥后的粉末在溫度為400℃～600℃進行裂解3～5小時，使Ce(NO3)4裂解為CeO2，得到WO3-CuO-CeO2混合粉末；步驟3、將上步得到的WO3-CuO-CeO2混合粉末置于氣氛保護爐中，分別在400℃～600℃和850℃～1000℃下用氫氣還原2～4小時，氫氣流量分別為0.08l/min和0.12l/min，得到W-Cu-CeO2復合粉末；步驟4、將上步得到的W-Cu-CeO2復合粉末壓坯、在1000℃～1200℃溫度下燒結1小時、在1200℃～1400℃溫度下熔滲銅1～4小時，即制得WCu-CeO2觸頭材料。2.按照權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述Ce(N03)4水溶液的濃度為10%30%。全文摘要本發(fā)明公開的一種WCu-CeO₂觸頭材料的制備方法，在WCu合金觸頭材料中添加WO₃粉和Cu粉總重量為0.2％～1％的CeO₂，根據(jù)CeO₂的添加質量換算、稱取Ce(NO₃)₄，配置成Ce(NO₃)₄水溶液，將該Ce(NO₃)₄溶液添加到W粉和Cu粉中，攪拌至漿狀后，經(jīng)干燥、Ce(NO₃)₄裂解、WO₃、CuO還原等工藝得到W-Cu-CeO₂復合粉末；將該復合粉末經(jīng)壓坯、燒結、熔滲銅后即制得WCu-CeO₂觸頭材料。本發(fā)明方法制備得到的WCu-CeO₂觸頭材料具有優(yōu)良的抗電弧燒蝕性能及良好的電弧穩(wěn)定性。文檔編號H01H11/04GK101261905SQ200810017440公開日2008年9月10日申請日期2008年1月30日優(yōu)先權日2008年1月30日發(fā)明者梁淑華,王玲玲,范志康,鄒軍濤申請人:西安理工大學