一種銅鉻合金的擠壓加工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種銅鉻合金觸頭材料的加工方法，尤其涉及銅鉻合金的擠壓加工，提供一種在室溫條件下將熔滲法、熔鑄法或真空電弧熔煉法CuCr錠（鉻含量：25%-50%質(zhì)量分?jǐn)?shù)）擠壓加工成小規(guī)格棒料，變形均勻并能顯著改善CuCr組織性能，以實(shí)現(xiàn)小規(guī)格CuCr觸頭的制造，滿足真空接觸器等小功率真空開關(guān)的使用要求。
【專利說明】一種銅鉻合金的擠壓加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種銅鉻合金觸頭材料的加工方法，尤其涉及銅鉻合金的擠壓加工， 該方法是在室溫下進(jìn)行的擠壓。
【背景技術(shù)】
[0002]銅鉻(CuCr，鉻含量:25%-50%質(zhì)量分?jǐn)?shù)，如鉻含量在50%質(zhì)量分?jǐn)?shù)以CuCr (50)表 示)材料(以下以CuCr代替銅鉻)具有耐電壓強(qiáng)度高、開斷電流能力大、截流值低、抗熔焊性 能好等特性，廣泛應(yīng)用于真空斷路器中，是目前主要的真空斷路器用觸頭材料，也是真空開 關(guān)首選的觸頭材料。現(xiàn)有技術(shù)中，CuCr觸頭材料制備工藝主要有固相燒結(jié)法、熔滲法、熔鑄 法和真空電弧熔煉法四種，其中固相燒結(jié)法成本最低但性能也最差，熔滲法和熔鑄法制造 的CuCr觸頭材料性能較好,真空電弧熔煉法制造的CuCr觸頭材料性能最好。
[0003]到目前，雖然CuCr觸頭材料性能優(yōu)異，但基本上僅應(yīng)用于電功率較大的真空斷路 器上，在小功率真空開關(guān)上，如真空接觸器，還未得到應(yīng)用，原因是:
[0004]I)小功率真空開關(guān)用觸頭規(guī)格較小(一般小于(P 34mm),比真空斷路器用的觸頭規(guī) 格小得多，真空接觸器的電壽命要求高，因此對(duì)觸頭性能要求也高；
[0005]2)固相燒結(jié)法CuCr觸頭雖然易于制成小規(guī)格的觸頭，但因其性能低而不能滿足 真空接觸器等開關(guān)的使用要求；
[0006]3)熔滲法CuCr材料雖然可以通過單片壓制和熔滲加工成小規(guī)格觸頭，但材料利 用率和生產(chǎn)效率低，制造成本高而得不到應(yīng)用；
[0007]4)熔滲法、熔鑄法或真空電弧熔煉法CuCr錠雖然可以通過傳統(tǒng)的熱鍛造方法加 工成小規(guī)格觸頭，但由于Cu-Cr固態(tài)下基本不互溶，Cu-Cr相界面結(jié)合很弱，材料塑性差，熱 鍛變形時(shí)極易開裂，導(dǎo)致成材率低制造成本高而得不到應(yīng)用。
[0008]國內(nèi)碩士學(xué)位論文《Cu-Cr-Zr和Cu- (30%~50%) Cr材料塑性變形及組織性能研究》 提及了 CuCr的熱擠壓加工方法，但也只限于實(shí)驗(yàn)階段，目前國內(nèi)仍未能采取熱擠壓加工方 法生產(chǎn)CuCr觸頭。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種在室溫條件下將熔滲法、熔 鑄法或真空電弧熔煉法CuCr錠(鉻含量:25%-50%質(zhì)量分?jǐn)?shù))擠壓加工成小規(guī)格棒料，變形 均勻并能顯著改善CuCr組織性能，以實(shí)現(xiàn)小規(guī)格CuCr觸頭的制造，滿足真空接觸器等小功 率真空開關(guān)的使用要求。
[0010]本發(fā)明涉及CuCr合金的擠壓加工方法，其特征在于包括以下步驟:
[0011 ] I)制備鉻含量在25%_50%的銅鉻合金錠；
[0012]2)對(duì)錠子進(jìn)行表面處理:去除錠子表面夾渣與污垢；
[0013]3)使用銅質(zhì)材料緊密包覆錠子圓柱面連同其中一個(gè)端面；
[0014]4)在銅質(zhì)材料外均勻涂抹一層潤滑劑；[0015]5)室溫下用擠壓機(jī)將上述CuCr合金錠擠壓成所需的小直徑棒料，擠壓時(shí)將錠子按端面包覆有銅質(zhì)材料的一端朝向擠壓模的方向放入擠壓筒進(jìn)行擠壓，擠壓模采用錐模。
[0016]本發(fā)明所述CuCr合金的擠壓加工方法，
[0017]步驟I)中，制備鉻含量在25%_50%的銅鉻合金錠，目前主要使用熔滲法、熔鑄法或電弧熔煉法制備，但也可包括其他方法；
[0018]步驟2)中，需要對(duì)錠子進(jìn)行表面處理，錠子表層凹凸不平、有較硬的夾渣，這些硬夾渣對(duì)擠壓不利，易損傷擠壓模，易形成裂紋源，所以要去除，一般是對(duì)錠子表面車光，但也可包括其他處理方法以達(dá)到去除錠子表面夾渣與污垢目的；
[0019]步驟3)中，銅質(zhì)材料包括銅皮、銅板或銅管等，所用銅質(zhì)材料的厚度為
0.40mm-0.75mm時(shí)效果較好，硬度為HB75-130時(shí)效果較好，由于CuCr合金Cr含量高，Cr是其中的金屬硬質(zhì)相，硬度非常高，極易損壞擠壓模，降低擠壓模的壽命，使用銅質(zhì)材料可將擠壓模與CuCr合金錠隔開，擠壓時(shí)錠子朝向擠壓模的端面需要包覆Cu，而后端不需要，可以節(jié)約Cu材；
[0020]步驟4)中，潤滑劑厚度為0.2mm-0.4mm時(shí)效果較好，潤滑劑可以用一般的潤滑劑，但最好使用由45號(hào)機(jī)油、石墨粉或二硫化鑰粉、硬脂酸鋅組成，其質(zhì)量百分比為:60-70:36-24:4-6，潤滑劑的作用是，降低擠壓過程中擠壓料與擠壓模間的摩擦系數(shù)，從而降低總擠壓力；
[0021]步驟5)中，在擠壓時(shí)只要將錠子按端面包覆有Cu的一端朝向擠壓模的方向放入擠壓筒進(jìn)行擠壓，這樣可以保護(hù)擠壓模具，提高擠壓模具壽命，同時(shí)可以降低擠壓過程擠壓料與擠壓模間的摩擦系數(shù)，從而降低總擠壓力，錐模的錐角的大小，2α為65° -75。，定徑帶長度為擠壓比為3-5,擠出速度為10mm/s-30mm/s。
[0022]采用本發(fā)明的CuCr合金的擠壓加工方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0023]I)解決了小規(guī)格(Φ 34mm以下)高性能CuCr觸頭制造的技術(shù)問題；
[0024]2)與常規(guī)的冷擠壓(比如鋼材)相比，錠子不需要化學(xué)(如磷化皂化)處理，工藝簡便，避免了對(duì)環(huán)境的污染；
[0025]3)使用了本發(fā)明方法中的潤滑劑，擠壓出的棒料表面光滑，無裂紋，成材率高，擠壓壓力小；
[0026]4)擠壓后的CuCr材料硬度提高40%以上，擠壓前CuCr材料硬度HB120以下，擠壓后CuCr材料硬度HB170以上；
[0027]5) CuCr組織中的Cr相沿?cái)D壓方向呈纖維狀排列，提高了觸頭材料的耐電腐蝕性能，應(yīng)用于真空接觸器上可以大幅提聞接觸器的電壽命；
[0028]6)本方法可以提高觸頭成材率，降低生產(chǎn)成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明實(shí)施例2擠壓后的CuCr金相組織。
[0030]圖2為本發(fā)明實(shí)施例2擠壓前的CuCr金相組織。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面以實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例。[0032]實(shí)施例1:
[0033]I)使用熔鑄法制取<P 76mmX 160mm CuCr (25)合金錠；
[0034]2)對(duì)錠子表面進(jìn)行車光處理，去除表面熔渣后得到Φ 69mmX 130mm CuCr (25)合
金徒;
[0035]3)使用厚度為0.40mm硬度為HB75的銅板緊密包覆錠子圓柱面連同一個(gè)端面，使用氬弧焊將交接處的銅板焊接固；
[0036]4)在銅板外均勻涂抹一層厚度約0.4_潤滑劑，潤滑劑由45號(hào)機(jī)油、石墨粉、硬脂酸鋅組成，其質(zhì)量百分比為:70:24:6 ;
[0037]5)將錠子按端面包覆有銅板的一端朝向擠壓模的方向放入800T擠壓機(jī)上進(jìn)行擠壓，擠壓模采用錐模，其中擠壓筒內(nèi)徑Φ71_，擠壓模定徑孔φ 32_，即擠壓比為5，錐角2 α為75。，定徑帶長度為3mm,擠出速度30mm/s,擠壓后可制得Φ 32mmX 500mm CuCr (25)棒料。
[0038]實(shí)施例2:
[0039]I)使用電弧熔煉法制取Φ 76mm X 160mm CuCr (40)合金錠；
[0040]2)對(duì)錠子表面進(jìn)行車光處理，去除表面熔渣后得到Φ 69mmX 130mm CuCr (40)合
金徒;
[0041]3)使用厚度為0.50mm硬度為HB130的銅皮緊密包覆錠子圓柱面連同一個(gè)端面，使用氬弧焊將交接處的銅皮焊接固；
[0042]4)在銅皮外均勻涂抹一層厚度約0.3mm潤滑劑，潤滑劑由45號(hào)機(jī)油、二硫化鑰粉、硬脂酸鋅組成，其質(zhì)量百分比為:60:36:4 ；
[0043]5)將錠子按端面包覆有銅皮的一端朝向擠壓模的方向放入800T擠壓機(jī)上進(jìn)行擠壓，擠壓模采用錐模，其中擠壓筒內(nèi)徑Φ 71mm，擠壓模定徑孔Φ 35mm，即擠壓比為4，錐角2 α為70°，定徑帶長度為Imm,擠出速度15mm/s。擠壓后可制得印35mmX450mm CuCr(40)棒料。
[0044]實(shí)施例3:
[0045]I)使用熔滲法制取φ 72mmX 140mm CuCr (50)合金錠；
[0046]2)對(duì)錠子表面進(jìn)仃罕光處理，去除表面熔渣后得到φ 64mmX IlOmm CuCr (50)合
金徒;
[0047]3)使用厚度為0.75mm硬度為HB100的銅管緊密包覆錠子圓柱面連同一個(gè)端面，使用氬弧焊將交接處的銅管焊接固；
[0048]4)在銅管外均勻涂抹一層厚度約0.2mm潤滑劑，潤滑劑由45號(hào)機(jī)油、石墨粉、硬脂酸鋅組成，其質(zhì)量百分比為:65:30:5 ;
[0049]5)將錠子按端面包覆有銅管的一端朝向擠壓模的方向放入800T擠壓機(jī)上進(jìn)行擠壓，擠壓模采用錐模，其中擠壓筒內(nèi)徑φ 66mm，擠壓模定徑孔φ 35mm,即擠壓比為3.5，錐角2α為65° ,定徑帶長度為5mm,擠出速度10mm/s。擠壓后可制得Φ 35mm X 300mm CuCr
[50]棒料。
【權(quán)利要求】
1.一種銅鉻合金的擠壓加工方法，包括下述步驟: 1)制備鉻含量在25%-50%的銅鉻合金錠； 2)對(duì)錠子進(jìn)行表面處理:去除錠子表面夾渣與污垢； 3)使用銅質(zhì)材料緊密包覆錠子圓柱面連同其中一個(gè)端面； 4)在銅質(zhì)材料外均勻涂抹一層潤滑劑； 5)室溫下用擠壓機(jī)將上述CuCr合金錠擠壓成所需的小直徑棒料，擠壓時(shí)將錠子按端面包覆有銅質(zhì)材料的一端朝向擠壓模的方向放入擠壓筒進(jìn)行擠壓，擠壓模采用錐模。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅鉻合金的擠壓加工方法，其特征在于:步驟3)中，銅質(zhì)材料包括銅皮、銅板或銅管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅鉻合金的擠壓加工方法，其特征在于:步驟3)中，所用銅質(zhì)材料的厚度為0.40mm-0.75mm，硬度為HB75-130。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅鉻合金的擠壓加工方法，其特征在于:步驟4)中，其中潤滑劑厚度為0.2mm-0.4_，潤滑劑由45號(hào)機(jī)油、石墨粉或二硫化鑰粉、硬脂酸鋅組成，其質(zhì)量百分比為:60-70:36-24:4-6ο
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅鉻合金的擠壓加工方法，其特征在于:步驟5)中，錐模錐角的大小，2α為65° -75° ,定徑帶長度為;擠壓比為3_5，擠出速度為IOmm/s-30mm/s。
【文檔編號(hào)】H01H11/04GK103606479SQ201310598688
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】陳名勇, 顏培濤, 覃紹培, 唐更生, 林毓, 葉凡 申請(qǐng)人:桂林電器科學(xué)研究院有限公司