專利名稱：形成壓塊的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種形成壓塊的方法。
在斷路器和其他電氣設(shè)備中使用的電觸頭，都含有能有效地導(dǎo)通來自電弧表面的高通量能量，同時又能耐受電弧附著點(diǎn)熔化或汽化造成腐蝕的組成部分。在開斷過程中，這里的電流可能高達(dá)200，000A，局部電流密度在陽極表面可達(dá)103A/cm2，在觸頭上的陰極表面可達(dá)103A/cm2。瞬時熱流在電弧根部高達(dá)106KW/cm2，這就進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)觸頭材料需要具有最高的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能，因此通常選用銀或銅。一般銀被選用于空氣開關(guān)裝置中，否則，如用其他材料這里的過弧表面氧化會使觸頭閉合時具有很高的電阻。一般來說，銅傾向于用在用其他開斷介質(zhì)(油，真空或六氟化硫)來預(yù)防表面氧化的場所。
盡管觸頭金屬的選擇使其具有最高的導(dǎo)電性，瞬時熱流水平，如前面提到過的，會導(dǎo)致局部表面溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過觸頭熔點(diǎn)(銀和銅分別為962℃和1083℃)，因此，如果單獨(dú)采用它們之一，會迅速引起腐蝕。由于這個原因，另一種金屬，一般來說石墨或者高熔點(diǎn)耐火金屬比如鎢或鉬，或者耐火硬質(zhì)全金，氮化物和(或)硼化物，和高導(dǎo)電金屬結(jié)合使用，以阻止整體熔化。
常規(guī)的觸頭生產(chǎn)過程一般包括將高導(dǎo)電和高熔點(diǎn)的材料粉末摻合在一起，并把它們壓進(jìn)觸頭，然后將觸頭在還原的或惰性氣體的環(huán)境中進(jìn)行燒結(jié)。在燒結(jié)之后，觸頭被滲入導(dǎo)電金屬，這包括將導(dǎo)電金屬“塊”置于每一觸頭并在還原(或惰性)氣體環(huán)境中熔煉，此時的溫度高于導(dǎo)電體的熔點(diǎn)。然后，觸頭可能再被加壓以增加密度，達(dá)到理論密度的96%到98%的水平，最后做后處理，以最終安置進(jìn)開關(guān)設(shè)備中。
這些方法有一些缺點(diǎn)，其中，它們的加工通用性很有限，包括眾多的加工步驟而導(dǎo)致很高的制作成本，可以達(dá)到的密度和性能指標(biāo)也有限。美國專利說明書第4，810，289號(N.S.Hoyer等人)解決了這些問題中的好幾個，其方法是采用高導(dǎo)電材料Ag或Cu與CdO，W，Wc，Cr，Ni或C混合;提供氧化物清潔的金屬表面并配以可控制的溫度、熱均衡的壓制操作。這些步驟包括單軸冷壓制，將壓制過的觸頭密封在容器中并加進(jìn)助分離粉末，將容器抽真空，并對觸頭進(jìn)行熱均衡的壓制。
Hoyer等人的工藝提供了全密度、高強(qiáng)度的觸頭，同時加強(qiáng)了金屬與金屬間的結(jié)合力。這樣的觸頭在電弧發(fā)生之后有很小的脫層，同時電弧根部腐蝕率也減小了。然而，這樣的觸頭在加工過程中會產(chǎn)生體積收縮問題。正需要一種方法去提供在尺寸上可預(yù)測并可再加工的觸頭，這些觸頭如果當(dāng)真收縮的話在加工過程中只在一個方向上收縮，而仍維持很高的強(qiáng)度、抗脫層性以及加強(qiáng)的金屬與金屬的結(jié)合性能。本發(fā)明的一個主要目標(biāo)，就是提供制做這樣的優(yōu)質(zhì)觸頭的方法。
因此，本發(fā)明是一種形成壓實(shí)致密的壓塊的方法，包括如下步驟(1)提供可壓緊的顆?；旌衔?(2)將這些顆粒混合物單軸向壓制成60%到95%的理論密度，以提供一種壓塊，具有其最終所需要的長度和寬度，但其高度比最終所需要的大一些;(3)將至少一個壓塊置于一個開啟的凹槽中，此槽有一底面和不易在壓力下明顯變形的側(cè)面，這些側(cè)面與槽2的中央軸線平行，壓塊就布置在槽中，其高度方向正與槽子中央軸線平行，在槽中，此壓塊接觸一種分離材料，這些材料有助于壓塊與容器隨后的分離;(4)從槽中抽出空氣，并將槽子的開啟頂部加以密封，此槽的頂部和底部面中的至少一個是會壓力變形的;(5)通過此密封的槽子溶壓塊的高度方向?qū)ζ溥M(jìn)行熱壓，槽子的側(cè)面在超過352.5Kg/cm2(5000psi)的壓力下避免此壓塊明顯的橫向變形，對整個壓塊同時提供熱壓和致密;(6)對此壓塊進(jìn)行冷卻并釋放壓力;(7)將此壓塊與槽分離。
可壓實(shí)顆?；旌衔镒詈迷诓襟E(1)中形成，方法是將(a)Ag、Cu、Al或其混合物的一類金屬粉與(b)CdO、SnO SnO2，C、Co、Ni、Fe、Cr、Cr3C2，Cr7C3W，Wc，W2C，WB，Mo，Mo2C，MoB、Mo2B，TiC，TiN，TiB2，Si，SiC，Si3N4或其混合物的粉末相混合;此壓塊在步驟(3)中放置時，使得在壓塊與開啟槽側(cè)面之間沒有明顯間隙;整個壓塊在352.5和3.172Kg/cm2之間的壓力下，在步驟(5)中進(jìn)行熱壓，以使其超過理論密度的97%。
采用一個帶有基本上不變形側(cè)面的槽形容器，并把壓塊放置在容器內(nèi)，使壓塊高度方向的軸繞平行于槽子的中央軸線，沿著壓塊的高度方向軸加壓并同時加熱的縮合方法，可以使壓塊的尺寸能夠預(yù)測和再加工。這樣的壓塊可用做電子或電氣裝置里的觸頭或散熱器，也可用做與像銅一類的高導(dǎo)電材料相粘合的觸頭層的組成部分。用于觸頭的主要粉末包括Ag，Cu，CdO，SnO，SnO2，C，CoNi、Fe、Cr、Cr3C2，Cr7C3，W，WC，W2C，WB，Mo，Mo2C，MoB和TiC。用于散熱器的主要粉末包括Al，TiN，TiB2，Si，SiC和Si3N4。這里的“粉末”一詞，意思是包括球型的、纖維狀和其他形狀的顆粒。
在最后的熱壓之前，此壓塊的最佳高度或厚度大約是所希望的最終壓塊高度除以此壓塊的理論密度的百分?jǐn)?shù)。最佳容器包括有一個開啟頂部，薄壁，很淺的槽，具有緊密配合尺寸，用金屬、陶瓷或石墨制成的框架緊靠槽子的側(cè)面，這些框架側(cè)面與槽子的中央軸線平行，其功能就是在熱壓過程中避免壓塊有明顯的橫向變形。在槽子上方裝有一個頂蓋并可抽真空。然后，蓋子和槽沿其邊緣被密封。如果愿意，熱壓可在均衡的壓力下完成，這樣，盡管這一壓力將因框架的存在而不能有效地在壓塊上施加明顯的橫向壓力，但仍能提供某些實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)。
為了使本發(fā)明能被更清楚的理解，其適宜的方案現(xiàn)在就描述一下，方法是舉例說明并參照附圖，其中

圖1是本發(fā)明方法的框圖;
圖2是三種壓塊件的截面圖，示出其高度軸;
圖3是最佳的封裝元件的三維視圖，示出一個很淺的開啟頂槽子具有薄側(cè)壁和底面，帶有一個可嵌入的厚框架，它與槽子側(cè)壁緊配合。
參看圖1，步驟1中提供或混合材料的可壓實(shí)顆?；旌衔铮热绶勰?。在顆?；旌想A段，在很多實(shí)例中，簡單的粉末混合就滿足要求了，但在某些例子中可能形成合金，這些合金可能被氧化或還原，而后才形成適合于壓實(shí)的粉末。通常的步驟就是粉末混合的步驟。有用的粉末包括很多種，比如說，第一類是從高導(dǎo)電金屬中選出的，如Ag，Cu，Al和它們的混合物，最好是Ag和Cu。它們可以和CdO，SnO，SnO2，C，Co，Ni，F(xiàn)e，Cr，Cr3C2，Cr7C3，W，WC，W2C，WB，Mo，Mo2C，MoB，Mo2B，TiC，TiN，TiB2，Si，SiC，Si3N4及其混合物系列中的粉末相混合，最好是Cdo SnO，W，WC，Co，Cr，Ni和C。Al和TiN，TiB2，Sh，SiC和Si3N4的混合物尤其在制造散熱器裝置的元件時再用。其他材料特別適用于制做斷路器和其他電氣開關(guān)設(shè)備的觸頭。
當(dāng)要做的元件是觸頭的時候，第一類粉末可以占粉末混合物的10%重量百分比到95%重量百分比。推薦的用于觸頭裝置的混合物，舉例來說，包括Ag+W;Ag+CdO;Ag+SnO2;Ag+C;Ag+WC;Ag+Ni;Ag+Mo;Ag+Mo;Ag+Ni+C;Ag+WC+CO;Ag+WC+Ni;Cu+W Cu+WC;和Cu+Cr。這些粉末都有大約大到1，500微米的最大尺寸，并是均勻混合的。
這些粉末可在混合之前也可在混合之后進(jìn)行熱處理以在圖1的步驟1之后提供相對清潔的顆粒表面。通常這包括將粉末在大約450℃(對95%重的Ag+5%重的CdO)和1，100℃((對10%重量的Cu+90%重量的W)之間，在還原氣體，最好是氫氣或離解的氨中加熱半小時到一個半小時。這一步驟可以濕化這些材料并從金屬表面去除氧化物，然而應(yīng)在足夠低的溫度下以便不離解現(xiàn)存的粉末。已發(fā)現(xiàn)這一步驟與隨后的熱壓處理相配合，對提供高密度是很重要的。在第一類粉末用量很小的場合，這一步驟將它們在其他粉末中分布，并在任何情況下都能使第一類金屬粉末均勻分布。
如果顆粒經(jīng)過了熱清潔，它們通常粘結(jié)在一起。所以它們要被顆?；源蛩閳F(tuán)塊，使其粉末的直徑在從0.5微米到1，500微米之間。這一任選的步驟可以發(fā)生在步驟3之前和任選的熱清洗之后?；旌虾蟮姆勰╇S后置于單軸向壓模中，已發(fā)現(xiàn)如果采用的是自動模具填充，超過50微米的粉末比小于50微米的有更好的流動特性。對大多數(shù)加壓來說，較佳的粉末在200微米到1，000微米的范圍內(nèi)。
在一些實(shí)例中，為了有選擇地提供觸頭的可釬焊或軟焊的表面，可以將可釬焊金屬比如銀銅合金的薄帶或多孔網(wǎng)一類的東西，或者將可釬焊金屬的粉狀顆粒比如銀或銅，置在壓模里邊主觸頭粉末混合物之上或以下。這里提供一種復(fù)合型結(jié)構(gòu)。
在壓模中的材料隨后被以標(biāo)準(zhǔn)方式單軸向加壓，在圖1的步驟2中無需任何加熱或燒結(jié)，其壓力，通常在35.25Kg/cm2(500psi)和2，115Kg/cm2(30，000psi)之間，有效地提供可處理的未加工好的壓塊。這樣提供的壓塊，其密度可達(dá)理論密度的60%到95%。也許希望將壓模以一種材料涂外層，這有助于以后將壓塊從壓模中分離，此材料比如是陶瓷或石墨的極細(xì)顆粒的涂層或松散粉末，其直徑最好為1微米和5微米之間。
可以做成的各樣壓塊示于圖2中。這些壓塊20有一長度21，高度或厚度23，高度軸A-A，以及上下面。上面即頂面可以是平的，并且比如說有復(fù)合結(jié)構(gòu)，如圖2(A)所示，在觸頭底部設(shè)有可釬焊層。壓塊也可以有一變形頂部，這是非常有用而又普遍的形式，或者有一個底槽，以上分別示于圖2(B)和圖2(C)。在一些實(shí)例中，可以有一個復(fù)合成分變化，比如說其中一種成分或一種特殊金屬或其他粉末可集中在壓塊的某一層中。一種有用的中等尺寸的觸頭約是1.1厘米長，0.6厘米寬，并有一傾斜的頂部，其最大高度大約是0.3厘米到0.4厘米。
在單軸向加壓到60%至95%以后，所造成的壓塊應(yīng)有長度21和寬度22的尺寸(示于圖3)，這是在最后已冷卻的被熱壓后的壓塊所期望的尺寸，但是，高度或厚度的尺寸23，亦即上下面之間的側(cè)邊長應(yīng)該比最終的壓塊所期望的尺寸要大些。最后熱壓前的壓塊高度最好大致等于最終希望的壓塊高度除以單軸向加壓后壓塊理論密度的百分值。本發(fā)明的方法能生產(chǎn)出非常接近于密度為100%的壓塊，亦即密實(shí)度大約為99.5%到99.8%。這樣，舉例來說，如果最終所希望的壓塊高度是10.0毫米，而第一次單軸向冷壓后的壓塊密度是理論密度的75%，那么在最后熱壓前的壓塊高度應(yīng)剩下大約10.0毫米/0.75或13.33毫米，亦即比所希望的大約100%致密度、10.0毫米最終期待高度大3.33毫米。
壓塊將被涂以分離或脫模材料，它不與壓塊形成化學(xué)上的結(jié)合。在圖1的步驟3中，全部壓塊被置于槽內(nèi)準(zhǔn)備熱壓。最好將壓塊這樣放置在槽中使其全部高度方向即圖2中的高度軸A-A互相平行。此槽將有受壓不易明顯變形的側(cè)面，而其內(nèi)部與圖3中的槽子中軸B-B平行。壓塊的高軸A-A平行于槽子的中央軸線，后者也平行于容器頂蓋到底部的、基本上不變形的內(nèi)側(cè)面。
在密封之后，至少有一個槽面將在壓力下變形并與壓塊的高軸A-A垂直。在一個實(shí)施方案里，這種槽型容器可以是單體式、非常淺的金屬封裝槽，此槽有一個開啟的頂部，很厚的、壓力下不會發(fā)生明顯變形的金屬側(cè)面和很薄的、會發(fā)生變形的底部，同時，還有一很薄的也會變形的封蓋。于是，壓力可以施加在底部和封蓋，它們反過來沿高軸A-A方向?qū)簤K施壓，槽子的不易明顯變形的側(cè)面就有效的避免壓塊的橫向明顯變形并減小橫向應(yīng)力。這樣，就避免了不希望的、不可控制的熱體積收縮。在本發(fā)明的方法中，壓力只直接地施加在壓塊的高軸A-A方向，這正是壓塊被壓塊被壓到比最終希望的厚度稍大些的那個尺寸的方向。如果愿意，以單軸式施壓的方法仍可把壓塊壓到接近于100%的理論密度。
圖3表示一種最佳的封閉槽疊組30。疊組30包括頂部開啟、很淺的槽31，它有一薄壁底面35，平行于槽子容器的中央軸線B-B的側(cè)面和扁平槽緣38。此槽可以使一個分離的可嵌進(jìn)的、緊配合的、耐高溫的金屬、陶瓷、石墨或其他型式的框架32置于緊靠槽子31的內(nèi)側(cè)面，如箭頭33所示?？蚣?2的側(cè)壁34通常很厚，以使它們在壓力下沒有明顯變形，也就是非常小或者幾乎沒有橫向的壓力傳輸?？蚣?2有開啟式的頂部和底部，如圖所示，而其側(cè)面在上下方向上布置得與容器的中央軸線B-B相平行?？蚣茏詈檬且环N單體式結(jié)構(gòu)，比如是在角部焊接起來的不銹鋼。
槽子31可以由很薄的量且鋼一類的耐高溫材料制成?？蚣?2可以由氧化鋁、重型量具鋼不銹鋼和諸如鈷合金、鎳鉻合金、鈦合金、鉬合金、鉭合金、鈮合金等各類合金制成。當(dāng)框架32被裝進(jìn)槽子31里面時，許多壓塊，比如說20個可以疊在槽子薄壁底面35上、框架34以內(nèi)。在圖3中只示出一層壓塊的情況，在同一槽內(nèi)是可以壓許多層的，在層間插入傳導(dǎo)壓力的分離式脫模材料。
如圖所示，壓塊的軸A-A將與容器的中央軸線B-B平行。也如圖所示，全部壓塊裝得緊挨著，這就在壓塊之間以及壓塊與框架側(cè)面內(nèi)面之間沒有明顯的空隙。一個薄壁頂蓋36裝在槽子及框架上方如箭頭37所示，抽出空氣，然后用焊接一類的方法將頂蓋36于槽子31的槽緣38處密封，以提供槽子的頂面。密封頂蓋和槽子抽真空的步驟結(jié)合起來了。做為一種對可嵌式框架32的替代，此槽子本身可以有整體的厚的側(cè)面，這些側(cè)面不會隨壓力明顯變形。
每一槽子可以裝進(jìn)多達(dá)1，000個一個挨一個的壓塊，而許多密封槽子可以疊在一起以同時熱壓。如圖3所示，18個大而平的壓塊要被裝進(jìn)槽子31。通常，至少12個壓塊將被同時熱壓。足以使壓塊致密的壓力將施加到槽子底面35和頂蓋面36上，當(dāng)力平行于壓塊軸A-A和槽子軸線B-B時，二者最好為沿至少一個等軸方向可受壓變形的。
在容器里，每一壓塊都被有助于后續(xù)工序中壓塊與槽子分離的材料所包圍，如前所述，這些材料可以是松散的顆粒和(或)二層極細(xì)的粉末，以及(或)耐高溫布。間隔材料最好是陶瓷，比如氧化鋁或硼的氮化物或石墨的涂層或松散顆粒，它們最好都有1微米到5微米之間的直徑。在圖1的步驟4，容器內(nèi)的空氣被抽出，然后容器被密封。
步驟5，封裝在壓塊被置于熱壓室中。可以采用單軸向加壓，如果愿意，均衡加壓可以代替單軸向加壓，這時，例如氬氣或其他適合的氣體可用來做施壓介質(zhì)，以對容器并通過容器對封裝的壓塊加壓。容器的不變形側(cè)面將如前所述，消除部分均衡加壓的效果，因?yàn)闄M向壓力將不能都傳到壓塊。然而，均衡加壓可能具有某些控制特性，諸如均勻衡溫衡壓或其他優(yōu)點(diǎn)，使其在這里非常有用，盡管它只是有效地對壓塊單軸向傳導(dǎo)壓力。
在步驟5熱壓中的壓力，大約超過352.5Kg/cm2(5，000psi)，較好為352.5Kg/cm2(5，000psi)和3，172Kg/cm2(45，000psi)之間，最好在1，056Kg/cm2(15，000psi)和2，115Kg/cm2(30，000psi)之間。在這一步驟中的溫度，傾向于比壓塊中熔點(diǎn)較低的成分諸如粉末成份或者可釬焊材料薄帶(如果采用它的話)的熔點(diǎn)或裂解點(diǎn)低0.5℃到100℃，更傾向于低0.5℃到20℃，如前所述以使槽子的頂部和底部同時下凹，通過它們與壓塊的接觸，實(shí)施熱壓，并通過槽子頂部與底部體導(dǎo)的壓力實(shí)施致密，以達(dá)到所傾向的超過理論密度的97%，更好的是超過99.5%。
步驟5中的持續(xù)時間，可以是1分鐘到4小時，最常見的是5分鐘到60分鐘。在使用90%Ag+10%CdO(均指重量)的粉末混合物的這一步驟實(shí)例中，熱壓步驟的溫度將是大約800℃到899.5℃，根據(jù)簡明化學(xué)詞典第九版(Condensed Chemical Dictionary，gth Edition)，這一用途的CdO裂解溫度實(shí)質(zhì)上從900℃開始。為了提供一個成功的工藝規(guī)程、避免在形成電觸頭的工序中常用的滲入步驟，在步驟5這一熱壓過程中控制溫度是必不可少的。
然后，最好把熱壓過的壓塊經(jīng)過一段時間逐漸達(dá)到室溫和一個大氣壓，在圖1方塊6中，通常是2到10小時。這一在壓力下逐漸冷卻的做法是重要的，特別是如果采用帶有復(fù)合成分變化的壓塊時，這是因?yàn)檫@能大大減小該成分層中的剩余拉應(yīng)力并控制由熱膨脹特性不同引起的扭曲。最后，在步驟7，將壓塊從槽子中分離，后者已在下凹。
用這種方法制做的觸頭壓塊，比如說，已經(jīng)加強(qiáng)了金相結(jié)合力，這導(dǎo)致很高的抗電弧腐蝕能力，也已加強(qiáng)了抗熱應(yīng)力斷裂的能力，并可基本上做成100%致密。在這樣的工藝中，在熱壓步驟之前，沒有對壓塊加熱，而可以制出尺寸穩(wěn)定、橫向應(yīng)力最小的壓塊。
現(xiàn)在，將參考下列實(shí)例，解釋本發(fā)明例1一種Ag-W觸頭按如下方式制成。35%Ag和65%W(均指重量)的混合配料在1，016℃下、在氫氣中預(yù)熱，以在顆粒表面提供無氧化物，并減少混合物中的氣體成份，以及加強(qiáng)Ag和W粉末之間的“濕潤”。然后通過20目的美國系列篩子將呈糕餅狀的配料?；?，以提供直徑在840微米以下的顆粒，再重新混合以確保其均勻。
這樣的粉末在564Kg/cm2(8，000psi)壓力下被壓成0.5厘米寬×1.0厘米長×0.38厘米厚的坯子，以形成毛坯壓塊。毛坯壓塊的密度是75%。然后將許多這樣的毛坯涂以石墨薄層。由很厚的側(cè)面焊接結(jié)構(gòu)組成的容器槽子也制備好，其壁厚0.28厘米帶有0.058厘米厚的鋼板制成的分離式底部和頂部蓋。這一厚壁結(jié)構(gòu)還有一個焊在一側(cè)面上的抽真空用管子。
然后將底部鋼板焊到框架結(jié)構(gòu)，并將板的內(nèi)表面涂以石墨。將32個壓塊安置進(jìn)框架里面，其間沒有空隙，以完全填滿這個容器槽子。涂過層的上蓋置于槽子頂部，并與槽子框架焊接。在密封之前，通過抽真空管子2將槽子抽真空。密封之后，此槽子已可開始熱壓。
為了方便，采用一熱均衡壓力機(jī)做為加壓機(jī)構(gòu)。將容器放進(jìn)熱均衡加壓工作室，工作室約有12.7厘米直徑×53.3厘米長，在960℃、1，410Kg/cm2(20，000psi)下熱壓5分鐘。完成熱循環(huán)之后，將容器槽從熱壓機(jī)取出，割開，于是這些壓塊(觸頭)脫落分離。這些觸頭隨后用清洗劑和水翻滾清洗。
這樣制備的觸頭要做尺寸穩(wěn)定性、微觀結(jié)構(gòu)、密度、硬度和導(dǎo)電性能的分析。這些觸頭顯示了非常均勻的微觀結(jié)構(gòu)，這使它們在電弧發(fā)生之后對脫層有很高的抗拒力。這些觸頭實(shí)際上有完全相同的尺寸，表現(xiàn)出優(yōu)越的尺寸穩(wěn)定性。因?yàn)橹谎仄涓咻S方向施壓。觸頭的高度大于14.57克/立方厘米，亦即大于理論密度的97.5%。在洛氏硬度計上的硬度是73(Rockwell 30 T scale)。
例2將50重的Ag與50%重的W混合配料，在氫氣中在977℃下預(yù)熱，以減少氣體成份并加強(qiáng)銀與鎢之間的“濕潤”。呈糕餅狀的配料隨后通過一個20目的美國系列篩子粒化，以提供小于840微米直徑的顆粒。
這樣的粉末在705Kg/cm2(10，000psi)下壓成3.6厘米長×0.93厘米寬×0.175厘米厚的毛坯。毛坯壓塊的未加工過的密度是70%。許多這樣的毛坯隨后涂上薄石墨層。制備一個由0.058厘米厚的鋼板組成的深約0.15厘米的淺槽容器。一個寬1.27厘米的焊接不銹鋼架，如圖3所示，被置于槽子內(nèi)，緊靠槽子側(cè)壁，以起不變形框架的作用。槽子的內(nèi)表面隨后都涂上石墨。
壓塊隨后裝進(jìn)槽子的框架內(nèi)，其間無空隙，排成一層深。然后，涂層過的上蓋放在頂部，上蓋邊緣和底部槽在真空小室中焊接。這一容器隨后以熱均衡加壓方式，在960℃溫度和1，551Kg/cm2(22，000psi)壓力下，熱壓5分鐘。在熱壓循環(huán)完成之后，將容器割開，觸頭分離并用清洗劑和水翻滾清洗。這些觸頭的洛氏硬度是57(Rockwell 30 T scale)，密度是98.5%。它們都表現(xiàn)了非常均勻的微觀結(jié)構(gòu)，實(shí)際上都有完全一樣的尺寸。
圖中所用參考數(shù)碼的識別說明 參考號 圖號顆?；旌? 1 1單軸向加壓 2 1將制品嵌入具有基本不變形側(cè)面的槽內(nèi) 3 1將槽子抽真空并密封 4 1熱壓 5 1在壓力下冷卻 6 1分離 7 權(quán)利要求
1.一種形成壓實(shí)的致密壓塊的方法，其特征為下列步驟(1)形成可壓實(shí)的顆?；旌衔铮?2)將顆?；旌衔飭屋S向壓實(shí)到理論密度為60%到95%，以提供一種壓塊，其長度和寬度與最終所希望的壓塊相同，但其高度大于最終所希望的壓塊高度；(3)將至少一個壓塊置于一個開放式槽子中，此槽有一底面和不隨壓力顯著變形的容器側(cè)面，這些側(cè)面與槽子中央軸線平行，壓塊布置得使其高度方向亦與此槽的中央軸線平行，壓塊接觸一種分離材料，此材料有助于隨后壓塊與槽子相分離；(4)從槽中抽出空氣并密封此槽的開啟頂部，此槽子的頂面和底面至少一個是壓力變形的；(5)通過密封槽，沿壓塊的高度方向?qū)簤K實(shí)施熱壓，這里的槽側(cè)面避免了壓塊的橫向變形，其施壓壓力超過352.5kg/cm2，以此提供整個壓塊的同時熱壓及致密；(6)對壓塊進(jìn)行冷卻和釋壓；以及(7)從槽中分離出壓塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征是可壓實(shí)顆?；旌衔锇饘俜勰?，混合物在還原氣體中加熱，然后粒化，以提供具有最大尺寸達(dá)到大約1，500微米的顆粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征是可壓實(shí)顆?；旌衔镌诓襟E(1)中形成，方法是混合(α)一類金屬粉末，即Ag，Cu，Al或其混合物，以及(b)CdO，SnO，SnO2，C，CoNi，F(xiàn)e，Cr，Cr3C2，Cr7C3，W，WC，W2C，WB，Mo，Mo2C，MoB，Mo2B，TiC，TiN，TiB2，Si，SiC，Si3N4粉末或其混合物，這些壓塊在步驟(3)中這樣布置，使壓塊之間，壓塊與開啟槽各側(cè)面之間沒有明顯間隙，整個壓塊在步驟(5)中進(jìn)行熱壓，其壓力在352.5到3，172Kg/cm2之間，以超過理論密度的97%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征是粉末在步驟(2)中加壓，壓力從35.25Kg/cm2到2.115Kg/cm2。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4的方法，其特征是在步驟(5)中的熱壓是在1，056Kg/cm2到2，115Kg/cm2的壓力下，而溫度比實(shí)際存在的熔點(diǎn)較低的成分的熔點(diǎn)及裂解點(diǎn)低0.5℃到20℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求3，4或5的方法，其特征是這些粉末是Ag+W;Ag+CdO;Ag+SnO2;Ag+C;Ag+WC Ag+Ni;Ag+Mn;Ag+Ni+C;Ag+WC+CO;Ag+WC+Ni;Cu+W;Cu+WC或Cu+Cr。
7.根據(jù)權(quán)利要求3到6中的任一個的方法，其特征是在步驟(2)之前，這些粉末與可釬焊金屬帶相接觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求3到7中任一個的方法，其特征是在步驟(1)之后，粉末在氫氣和離解氨中選出的一種氣體內(nèi)加熱，其溫度能有效地在粉末上(CdO，SnO或SnO2除外，如果它們存在的話，提供無氧化物表面，也能使一類金屬的分布更均勻，其后進(jìn)行粉末的?；搅Ｗ又睆竭_(dá)到大約1，500微米以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征是?；说姆勰?，其粒子尺寸在200微米到1，000微米范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求3到9中任一個的方法，其特征是在步驟(5)中，槽子的頂面與底面同特下凹并接觸壓塊，通過傳輸?shù)饺萜鞯膲毫Γ瑢簤K進(jìn)行熱壓并致密到超過理論密度的99.5%。
11.根據(jù)權(quán)利要求3到10中任一個的方法，其特征是在步驟(5)之前不對壓塊加熱，而許多壓塊在多層中被壓實(shí)。
12.根據(jù)權(quán)利要求3到11中任一個的方法，其特征是在步驟(2)之后，壓塊的高度大約等于所希望的最終高度除以步驟(2(2)之后壓塊理論密度的百分值。
13.根據(jù)權(quán)利要求3到12中任一個的方法，其特征是此槽子是個淺槽，并有很厚的側(cè)面。
14.根據(jù)權(quán)利要求3到13中任一個的方法，其特征是此槽子是一個淺槽，具有分離的、可與槽緊配合的框架，此架具有開啟的頂部和底部，緊靠槽子的各側(cè)面，這個框架有基本上不變形的側(cè)面。
15.根據(jù)權(quán)利要求3到14中任一個的方法，其特征是在步驟(3)中，至少有12個壓塊安置在槽中。
16.根據(jù)權(quán)利要求3到15中任一個的方法，其特征是許多密封的槽子疊在一塊，同時在步驟(5)中被熱壓。
17.根據(jù)權(quán)利要求3到16中任一個的方法，其特征是在步驟(5)中采用一個均衡加壓機(jī)。
全文摘要
形成壓塊的方法(A)提供可壓實(shí)的顆?；旌衔铮?B)對顆粒不加熱而單軸向加壓，以提供壓塊(22)；(C)將至少一個壓塊(22)置于一個開啟式槽(31)中，此槽有一可嵌入的框架(32)，其側(cè)面不隨壓力明顯變形，并與開啟式槽的中央軸線B-B平行，每一壓塊都被分離材料的細(xì)粒所包括；(D)對容器抽真空并用頂蓋(36)密封壓塊；(E)在352.2kg/cm
文檔編號H01H5/00GK1048411SQ9010330
公開日1991年1月9日 申請日期1990年6月29日 優(yōu)先權(quán)日1989年6月30日
發(fā)明者納特拉吉·昌德拉塞卡·埃伊爾, 阿蘭·托馬斯·梅爾, 威廉·羅伯特·勞威克 申請人:西屋電氣公司