【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电工材料，具体涉及一种电触头材料及其制备方法。
技术介绍
1、我国目前110kv及以上电压等级的高压和超、特高压开关设备仍以sf6断路器为主。sf6气体在开关设备中主要起绝缘和灭弧作用，但它同时也是一种强温室效应气体，电力开关设备的环保无氟化成为重要的发展趋势。与sf6断路器相比，真空断路器具有环境友好、寿命长、免维护等特点，其替代sf6断路器成为解决电力开关设备环保问题的重要途径之一。当前，我国真空断路器的应用主要集中在中、低压开关领域，正随着环保无氟要求向110kv及以上电压等级高压大容量真空开关设备方向发展。
2、电触头是真空断路器灭弧室的关键零部件，它是决定真空断路器电寿命、机械寿命和安全可靠性的关键零部件之一。电触头侵蚀的主要原因是在真空断路器循环开断的过程中，触头之间会反复发生电弧侵蚀现象，当弧柱中的热量集中转移到触头表面时，热传导形式的热量分布非常不均匀，将引起触头材料局部急剧升温至汽化温度，呈现湍流特征并以金属等离子体喷流的形式使材料脱离电极。因此电触头材料在高真空、高电压、大电流及较高温度等严苛服役环境条件下，要求其具有稳定性的组织结构、良好的力学与电学性能。
3、cu元素具有相对较低的熔点、高的导电率和热导率，有利于提高真空断路器的分断能力；cr元素则具有相对较高的熔点、较高的机械强度和较低的截流值。采用cucr合金作为灭弧室电触头材料，可使真空断路器具有良好的耐电压、抗烧蚀、抗熔焊性和低截流值特性，当前被广泛应用于中压真空断路器领域。
4、近年来，随着真空断
技术实现思路
1、因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中电触头材料开断性能难以满足高电压等级真空断路器的使用要求的不足，从而提供一种电触头材料及其制备方法。
2、为此，本专利技术提供了以下技术方案。
3、第一方面，本专利技术公开了一种电触头材料的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤1、将铬粉、还原氧化石墨烯、诱导铜粉球磨混合，得到混合粉末；
5、所述铬粉纯度≥99.5wt％，平均粒径为10～15μm；
6、所述诱导铜粉的纯度≥99.5wt％，平均粒径为20～30μm；
7、步骤2、将所述混合粉末进行压坯得到生坯，对所述生坯进行真空烧结，制得烧结坯；生坯的密度是烧结坯理论密度的50～55％；
8、步骤3、将所述烧结坯与铜放入模具中，进行真空熔渗；
9、步骤4、对步骤3的产物进行真空退火，制得所述电触头材料。
10、烧结坯的理论密度，因石墨烯的添加量(质量百分比：0.01％～0.05％)对最终合金质量影响极小，因此，烧结坯的理论密度可近似根据合金质量占比计算得来，ρ0＝1/(xcu/ρcu+xcr/ρcr)，其中ρ0为生坯的理论密度，xcu为生坯中cu元素的质量百分含量，xcr为生坯中cr元素的质量百分含量，ρcu为cu元素的理论密度，ρcr为cr元素的理论密度。
11、优选的，步骤3中的铜为铜粉，所述铜粉的纯度≥99.5wt％，平均粒径为20～30μm。
12、进一步的，所述电触头材料以质量百分比计，包括cr 48.0～52.0％，还原氧化石墨烯0.01％～0.05％，o≤0.03％，n≤0.003％，余量为cu和不可避免杂质。
13、进一步的，所述还原氧化石墨烯的层数≤10层。
14、进一步的，所述步骤1中的诱导铜粉用量是所述电触头材料质量的5％～8％；
15、所述步骤3中铜粉的用量＝电触头材料中铜含量-诱导铜粉用量。
16、进一步的，所述步骤1中，在惰性保护气氛中进行球磨；
17、进一步的，所述球磨满足以下条件中的至少一项：
18、(1)采用氧化锆陶瓷球进行球磨；
19、优选的，氧化锆陶瓷球包括大球和小球；
20、优选的，大球和小球的质量比为(1.6～2.4)：1，例如2.0：1；
21、(2)球磨介质为无水乙醇；
22、(3)所述球磨介质与混合粉末的质量比为(0.4～0.5):1；
23、(4)球料质量比为(0.3～0.4)：1；球料质量比指的是氧化锆陶瓷球与混合粉末的质量比；
24、(5)每混料0.3～0.5h停10～15min，球磨总时间为3～5h；
25、(6)转速为1000～1500rpm；
26、(7)球磨在室温下进行；
27、(8)采用高球磨机进行球磨；
28、(9)惰性保护气氛为氩气气氛。
29、进一步的，所述步骤2中，对混合粉末压坯前还包括对所述混合粉末进行超声振动；
30、优选的，超声条件为：20～25khz下超声振动20～30min；通过超声振动将所述混合粉末的松装密度控制在生坯密度的50～60％。
31、进一步的，所述步骤2满足以下条件中的至少一项：
32、(1)压坯包括以500～600mpa的压力冷等静压；
33、(2)真空烧结前，将生坯于200～300℃下除气15～20min；
34、(3)所述真空烧结条件为：1150～1200℃下真空烧结0.5～1.0h；
35、(4)所述真空烧结时的真空度控制在1×10-3～3×10-3pa。
36、进一步的，所述步骤3中，真空熔渗的温度为1300～1400℃，时间为1.0～2.0h，真空度为1×10-3～3×10-3pa。
37、进一步的，所述步骤4中，真空退火包括：将真空熔渗后的产物随炉冷却至600～700℃，保持真空度1×10-3～3×10-3pa，保温1.0～2.0h。
38、第二方面，本专利技术提供了一种上述制备方法制得的电触头材料。
39、本专利技术技术方案，具有如下优点：
40、1.本专利技术电触头材料的制备方法包括以下步骤：步骤1、将铬粉、还原氧化石墨烯、诱导铜粉球磨混合，得到混合粉末；所述铬粉纯度≥99.5wt％，平均粒径为10～15μm；所述诱导铜粉的纯度≥99.5wt％，平均粒径为20～30μm；步骤2、将所述混合粉末进行压坯得到生坯，对所述生坯进行真空烧结，制得烧结坯；生坯的密度是烧结坯理论密度的50～55％；步骤3、将所述烧结坯与铜粉放入模具中，进行真空熔渗；步骤4、对步骤3的产物进行真空退火，制得所述电触头材料。
41、第一方面，本专利技术通过对原料纯度的控制，降低电触头材料中氧、氮和其他杂质的含量；第二方面，通过对原料粒径的优本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电触头材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的电触头材料的制备方法，其特征在于，所述电触头材料以质量百分比计，包括Cr 48.0～52.0％，还原氧化石墨烯0.01％～0.05％，O≤0.03％，N≤0.003％，余量为Cu和不可避免杂质。
3.根据权利要求1所述的电触头材料的制备方法，其特征在于，所述还原氧化石墨烯的层数≤10层。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电触头材料的制备方法，其特征在于，所述诱导铜粉用量是所述电触头材料质量的5％～8％；
5.根据权利要求1-3任一项所述的电触头材料的制备方法，其特征在于，满足以下条件中的至少一项：
6.根据权利要求5所述的电触头材料的制备方法，其特征在于，超声振动条件为：20～25kHz下超声振动20～30min。
7.根据权利要求1-3任一项所述的电触头材料的制备方法，其特征在于，真空烧结前，将生坯于200～300℃下除气15～20min。
8.根据权利要求1-3任一项所述的电触头材料的制备方法，其特征在于，将所
9.根据权利要求1-3任一项所述的电触头材料的制备方法，其特征在于，真空退火包括：将真空熔渗后的产物随炉冷却至600～700℃，保持真空度1×10-3～3×10-3Pa，保温1.0～2.0h。
10.一种权利要求1-9任一项所述的方法制得的电触头材料。
...【技术特征摘要】
1.一种电触头材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的电触头材料的制备方法，其特征在于，所述电触头材料以质量百分比计，包括cr 48.0～52.0％，还原氧化石墨烯0.01％～0.05％，o≤0.03％，n≤0.003％，余量为cu和不可避免杂质。
3.根据权利要求1所述的电触头材料的制备方法，其特征在于，所述还原氧化石墨烯的层数≤10层。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电触头材料的制备方法，其特征在于，所述诱导铜粉用量是所述电触头材料质量的5％～8％；
5.根据权利要求1-3任一项所述的电触头材料的制备方法，其特征在于，满足以下条件中的至少一项：
6.根据权利要求5所述的电触头材料的...
【专利技术属性】
技术研发人员：祝志祥，丁一，周明瑜，韩钰，刘倓，杨长龙，徐若愚，耿莉娜，多俊龙，张丛睿，庞震，高健峰，夏春勇，鲁旭臣，李爽，
申请(专利权)人：全球能源互联网欧洲研究院，
类型：发明
国别省市：
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