專利名稱：高抗熔焊性銅基無銀電觸頭復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于中低負(fù)載的電源開關(guān)、繼電器、接觸器、起動器等電氣裝置中的電觸頭用復(fù)合材料。
目前應(yīng)用于中低負(fù)載領(lǐng)域的電觸頭材料，基本上仍然是銀及銀基合金，有銀-氧化物，銀-鎳，銀-銅等。這主要是由于銀本身導(dǎo)電率高，且耐氧化性好，易加工，作為電觸頭材料，接觸電阻低，接觸特性穩(wěn)定，為此，一直占有主導(dǎo)地位。但銀屬貴重金屬，資源短缺，價格昂貴，而且易硫化，易磨損，作為電觸頭材料，其壽命波動較大，在中低負(fù)載中，由于量大面廣，銀的用量一直很大。為此，近年來許多發(fā)明人都在探索一條中低負(fù)載領(lǐng)域的無銀電觸頭復(fù)合材料的路。如Cu-C作電瓶車滑動型觸頭，Cu-稀土；對偶中一個是銀基，另一個是Cu-Ni合金等；這些方案均采用了在我國資源豐富，價格低廉，導(dǎo)電導(dǎo)熱率均可與銀比美的銅做基體，但由于銅本身存在著易氧化，抗熔焊性差，接觸特性不穩(wěn)定等問題，不是不能用于對接式觸頭，就是不可靠，因此未能在生產(chǎn)實踐中得到推廣。
本發(fā)明的目的在于提供一種電觸頭材料，導(dǎo)電率，導(dǎo)熱率高，具有抗熔焊能力強，接觸電阻低而穩(wěn)定，壽命長的無銀電觸頭復(fù)合材料。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的首先利用各組份的協(xié)同效應(yīng)原理，在銅基中添加鍍層碳纖維，以保護(hù)銅使其不易氧化，提高抗熔焊性，滅弧，自潤滑性，耐磨性；第二，添加了高純度的鎢，提高材料硬度及耐摩擦和電損耗性；第三，添加了氧化物或鹵化銀，提高材料的滅弧性能，抗氧化性能和耐磨性；第四，添加鉍是為了提高抗熔焊性，鎳和鉻增加組成結(jié)合強度。
本發(fā)明的主要成份是，銅為基體，其特點在于添加了鍍層碳纖維，高純度的鎢，氧化物或鹵化物，金屬鉻、鉍和鎳。
本發(fā)明的各組成配比的實施例為(各成份所占比例為體積百分比)實施例一銅的含量為50～80％，碳纖維含量為1～20％，鎢含量為1～30％，氧化鋅含量為1～15％，氧化鎢1～6％，鉍0.1～1％，鎳0.5～5％，鉻0.5～2％。
實施例二銅、碳纖維、鎢含量與實施例一同，三氧化二銻1～15％，鉍0.1～1％，三氧化鎢1～6％，含鎳0.5％，含鉻0.5％。
實施例三銅、碳纖維、鎢、鉍、氧化鎢含量與實施例一同，二氧化錫含量1～15％，含鉻0.5％，含鎳1.5％。
實施例四
銅、碳纖維、鎢、鉍、氧化鎢含量與實施例一同，氧化鎂含量1～15％，鎳1.5％、鉻0.5％。
實施例五銅、碳纖維、鎢含量與實施例一同，氧化鉍含量1～15％，鎳3％、鉻1％。
實施例六銅、碳纖維、鎢含量與實施例一同，氧化亞銅含量1～15％，鎳3％、鉻1％。
實施例七銅、碳纖維、鎢含量與實施例一同，氯化銀含量1～15％，鎳5％、鉻2％。
實施例八銅、碳纖維、鎢含量與實施例一同，溴化銀含量1～15％，鎳1％、鉻0.5％。
實施例九銅、碳纖維、鎢含量與實施例一同，碘化銀含量1～15％，鎳1％、鉻0.5％。
本發(fā)明的碳纖維，是在其表面電鍍有金屬膜，主要是銅、鎳金屬，其電鍍膜有一層或多層金屬膜有相同金屬層或不同金屬層。
本發(fā)明采用粉末冶金方法制造，其工藝流程為
1.銅、碳纖維，氧化物或鹵化物的粒度為200～400目，其它元素的粒度均為超細(xì)級。
2.將銅、碳纖維、鎢、氧化物或鹵化物及金屬粉按上述配比于高能球磨機(jī)中，在保護(hù)氣氛下進(jìn)行均勻混合。
3.混合均勻的粉末冷壓成形，成形壓力為5～100N/m2，保壓1～100分鐘，或進(jìn)行冷等靜壓處理。
4.冷壓成形件在0.1～2N/m2的氫氣保護(hù)下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為800～1000℃，保溫1～3小時，或在800～1000℃，500～1000MPa進(jìn)行熱等靜壓處理。
5.燒結(jié)后再經(jīng)1～3N/m2復(fù)壓，或在300～500MPa下冷等靜壓。
經(jīng)以上工藝過程，制成無銀電觸頭材料。
本發(fā)明作為電觸頭，與銅骨架的焊接工藝為銀觸頭焊接工藝相同。
本發(fā)明進(jìn)行了105次的模擬工況開斷試驗，運行狀況良好，無熔焊，無粘著，在相同的實驗條件下，與銀觸頭材料進(jìn)行對比，每萬次相對失重量低于銀觸頭。按其穩(wěn)定的失重趨勢推算，本發(fā)明的機(jī)械壽命在106～107次之間，實驗結(jié)果表明，本發(fā)明確具有材料來源廣泛，制造方法簡便，價格低廉，抗熔焊能力強，耐氧性能，滅弧性能好，綜合性能優(yōu)良，運行壽命長等優(yōu)點?？捎糜诙喾N繼電器，接觸器，起動器，開關(guān)等裝置，在電力系統(tǒng)，自動控制，信息傳遞，家用電器等領(lǐng)域具有廣泛的推廣應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.一種銅基無銀電觸頭復(fù)合材料，銅為基體，其特征在于添加了鍍層碳纖維，高純度鎢，氧化物或鹵化物、金屬鉻、鉍和鎳。
2.如權(quán)利要求1所述的銅基無銀電觸頭復(fù)合材料，其特征為銅的含量是50～80％，鍍層碳纖維含量為1～20％，鎢含量為1～30％，氧化物或鹵化物的含量為1～15％，其余為金屬鉻、鉍和鎳。
3.如權(quán)利要求1所述的銅基無銀電觸頭復(fù)合材料，其特征在于氧化物為氧化鋅，三氧化二銻，三氧化鎢，二氧化錫，氧化鎂，氧化鉍，氧化亞銅；鹵化物為氯化銀，溴化銀和碘化銀。
4.如權(quán)利要求1、2、3所述的銅基無銀電觸頭復(fù)合材料，其特征為碳纖維的表面電鍍有金屬膜，主要是銅、鎳金屬；其電鍍膜有一層或多層，金屬膜有相同金屬層或不同金屬層。
5.一種制造銅基無銀電觸頭復(fù)合材料的工藝方法，采用粉末冶金工藝，其特征在于(1)銅、碳纖維，氧化物或鹵化物為200～400目，其它元素的粒度均為超細(xì)級。(2)將銅、碳纖維、鎢、氧化物或鹵化物及金屬粉，按上述配比于高能球磨機(jī)中，在保護(hù)氣氛下進(jìn)行均勻混合。(3)混合均勻的粉末冷壓成形，成形壓力為5～100N/m2，保壓1～100分鐘，或進(jìn)行冷等靜壓處理。(4)冷壓成形件在0.1～2N/m2的氫氣保護(hù)下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為800～1000℃，保溫1～3小時，或在工藝為800～1000℃，500～1000MPa下進(jìn)行熱等靜壓處理。(5)將燒結(jié)件在1～3N/m2下復(fù)壓，或在300～500MPa下冷等靜壓處理。
全文摘要
一種銅基無銀電觸頭復(fù)合材料,主要用于中低負(fù)載的電源開關(guān),繼電器,接觸器,起動器等電器裝置中。本發(fā)明以銅為基體主要添加了鍍層碳纖維、鎢、鉍、鎳、鉻、氧化物或鹵化物制成復(fù)合材料。本發(fā)明抗熔焊能力強,耐氧化性能,滅弧性能好,電接觸性能與銀基電觸頭材料相近,其壽命達(dá)到并超過銀基電觸頭材料,在電力系統(tǒng),自動控制,信息傳遞,家用電器等領(lǐng)域,具有廣泛的推廣應(yīng)用前景。
文檔編號H01B1/02GK1183622SQ9610183
公開日1998年6月3日 申請日期1996年1月29日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月29日
發(fā)明者董元源 申請人:董元源