【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电接触材料，具体涉及一种适用于断路器的铜金刚石触头材料的制备方法及产品。
技术介绍
1、触头是低压电器的接触部件，其主要功能是接通、切断电路并且承载负载电流。触头材料的性能直接关联着低压电器的可靠性与使用寿命。现今，银基材料是低压电器中常见的触头材料，但由于主要成份是贵金属银，导致生产成本偏高，因此价格相对低廉、导电和导热性能仅次于银的铜，是来代银的理想材料。
2、金刚石是石墨的同素异形体，具有极高的导热性能和高硬度、高耐磨性。在电弧高温的作用下，弥散分布的金刚石和环境中的氧发生反应，生成还原性co，能够还原铜的氧化物；同时在一定程度上防止触头表面氧化膜的生成。因此，弥散分布的金刚石能提高铜基材料的抗熔焊性能和抗电弧烧蚀性。
3、公布号为cn1787137a的专利技术专利，公开了一种微量添加元素银的铜-金刚石电触头材料，具体是通过在铜基体中加入微量金属银、金刚石粉以及锆、铈、铬、铝、镧、钇和铌中的任一其它元素以增强铜基电触头材料的抗熔焊性和电寿命。在制备时，该电触头材料先用机械混粉法将铜粉、银粉、金刚石粉和其它元素进行混料，然后依次经等压成型、真空烧结、挤压成型、轧制或拉拔，最后机械加工成型。该专利技术混粉时采用机械混合工艺，本领域公知金刚石微粉粒径小、比表面积巨大，容易团聚；另一方面，金刚石微粉与电解铜粉、铜合金粉体体积差异百万倍，因此，采用机械混粉制备铜金刚石中易出现团聚现象，无法将其弥散分布于基体中，影响产品微观成分均匀性和电气性能，进而影响电触点的抗熔焊性和耐电弧烧损力。因此，采用机
4、铜金刚石材料触点与触桥焊接强度较差，存在一定是触点脱落风险。公布号为cn202311588150a的专利技术专利，公开了一种低压电器用的铜基触头材料及其制备方法。该材料由工作层和辅助焊接层组成，通过热轧复合形成结合区域。工作层含有碳化钛、钨、钼、金刚石微粉等成分，旨在提高抗氧化能力和抗熔焊性，而辅助焊接层为t2铜，具有特定厚度范围。制备方法包括混粉、压制、烧结、热挤压、复合热轧、扩散退火以及冷轧等步骤。工作层与辅助焊接层的界面结合为热轧复合和扩散退火，而在实际的氩弧焊封边操作去界面的氧化等过程中，往往难以做到配合良好，热轧复合界面无法保证干净，一定程度上影响了工作层与辅助焊接层的结合强度，存在较大触点脱落的风险；另一方面，该专利技术为了工作层与辅助焊接层的界面结合，进行了带料喷砂和氩弧焊封边等工艺，既增加了工艺流程，也提高了生产成本。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种新的铜金刚石触头材料的制备方法及产品，由该方法制备的触头材料中金刚石微粉弥散分布均匀，界面结合强度高。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种铜金刚石触头材料的制备方法，包括以下步骤：
4、1)根据需要制备的触头材料按配比称量金刚石微粉、石墨粉和cume合金粉，备用；其中，cume合金粉中的me表示si、al、ni、mg、zn、te、sb和la元素中的一种或两种以上的组合，me在cume合金粉中的占比为0.1～3wt％；
5、2)将称取的金刚石微粉、石墨粉和cume合金粉用分散剂调成浆料，用砂磨机研磨，得到金刚石微粉弥散分布的混合粉浆；其中，分散剂为水或乙醇；3)所得混合粉浆于真空条件下干燥，得到混合粉；
6、4)所得混合粉等静压成型，得到铜金刚石坯锭；
7、5)对所得铜金刚石坯锭喷涂铜层，得到喷涂后坯锭；
8、6)所得喷涂后坯锭经烧结、热挤压、轧制，得到所述的铜金刚石触头材料。
9、本申请中，所要制备的铜金刚石触头材料的原料包括金刚石微粉、石墨粉和cume合金粉，所述金刚石微粉、石墨粉和cume合金粉的配比按重量百分比计为：金刚石微粉0.5～3.0％、石墨粉0～1.5％、cume合金粉余量。所述金刚石微粉的平均粒度优选为0.1～2.5μm，更优选为1～1.5μm；所述石墨粉的平均粒度优选为3～8μm；cume合金粉的粒度为-200目。
10、上述制备方法的步骤2)中，所述分散剂的用量通常为金刚石微粉、石墨粉以及cume合金粉三者重量之和的0.5～2.5倍，优选为金刚石微粉、石墨粉以及cume合金粉三者重量之和的0.5～1.5倍。
11、上述制备方法的步骤2)中，在用砂磨机研磨时，优选是控制最终出料的粒径为1～15μm，更优选是控制出料的粒径为2～10μm，这样可以使金刚石微粉和石墨粉能够更为均匀地弥散分布于基体cume合金粉中。具体在实施研磨时，可以选用尺寸为的氧化锆球作为砂磨介质，控制研磨时间为1～4h以实现出料粒径为1～15μm。
12、申请人通过试验发现，研磨所得的混合粉浆在真空条件下干燥可以有效防止粉料结块，在干燥完成后所得物料为粉末状或者含有少量无需破碎的小块状物料，没有大块状物料，这不仅避免了后续需要进一步的破碎操作，还避免了因破碎而导致金刚石颗粒从基体中脱落进而团聚的现象。本申请中，优选干燥在真空度为5～10kpa的条件下进行，更优选干燥在真空度为5～8kpa、温度为100～150℃的条件下进行，在该优选条件下干燥的时间通常设置为3～6h。
13、上述制备方法中涉及的等静压成型、喷涂铜层、烧结、热挤压、轧制等操作均与现有技术相同。具体的：
14、等静压成型的成型压力通常为150～200mpa，保压时间为30～40s。
15、本申请中，通过在金刚石坯锭表面喷涂铜层以在工作层的表面形成辅助焊接层，这种方式相对于在工作层表面热扎复合铜层的方式可以改善工作层与辅助焊接层之间的界面结合强度；另一方面，由于金刚石具有极高的硬度，热挤压时摩擦较大存在不易挤出、模具损耗较大的不足，本申请利用铜金属是良好挤压润滑剂的自身特点，在金刚石坯锭表面喷涂铜层可以减小后续挤出时的挤压摩擦阻力，提高挤出成材率，减少模具损耗。具体的，在对金刚石坯锭喷涂铜层时，所使用的喷涂材料可以是白铜或t2铜等常规材料，喷涂的铜层厚度可以控制在2～8mm。完成喷涂后得到外层为辅助焊接层，内层为工作层的坯锭。
16、烧结时在还原气氛中进行。采用先低温再高温的梯度烧结工艺使喷涂后坯锭先在较低温度下充分还原，再经高温烧结得到界面结合好且致密的烧结锭。优选的梯度烧结升温程序为：先在400～600℃烧结1～2h，然后升温至600～800℃烧结1～2h，再升温至900～960℃烧结3～6h。
17、热挤压时，在还原气氛下将烧结锭加热至850～950℃挤压得到一面是工作层，另一面是铜层的带材，挤压比优选为100～150：1。
18、轧制通常在常温下进行，优选按每道次轧制变形量20～30％进行轧制直至得到合适尺寸的带料。所得带料再按进行常规覆焊料冲压或拉拔得到所需规格的片状触头或带状触头。
19、本专利技术还包括由上述方法制备得到的铜金刚石触头材料。
20、与现有技术相本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种铜金刚石触头材料的制备方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，步骤1)中，金刚石微粉、石墨粉和CuMe合金粉的配比按重量百分比计为：
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征是，步骤2)中，在用砂磨机研磨时，控制出料的粒径为1～15μm。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征是，步骤2)中，金刚石微粉分散剂的用量为金刚石微粉、石墨粉和CuMe合金粉重量之和的0.5～2.5倍。
5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征是，步骤3)中，干燥时的真空度为5～10kPa。
6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征是，步骤6)中，烧结采用梯度烧结，升温程序为：先在400～600℃烧结1～2h，然后升温至600～800℃烧结1～2h，再升温至900～960℃烧结3～6h。
7.根据权利要求1～6中任一项所述方法制备得到的铜金刚石触头材料。
【技术特征摘要】
1.一种铜金刚石触头材料的制备方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，步骤1)中，金刚石微粉、石墨粉和cume合金粉的配比按重量百分比计为：
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征是，步骤2)中，在用砂磨机研磨时，控制出料的粒径为1～15μm。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征是，步骤2)中，金刚石微粉分散剂的用量为金刚石微粉、石墨粉和cume合金粉...
【专利技术属性】
技术研发人员：党永富，陈光明，侯月宾，刘晗，黄兴隆，甘友迅，谢晓宇，
申请(专利权)人：桂林金格电工电子材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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