高分断低压电器用触头材料及制备方法、高分断低压电器用复合触头材料及制备方法技术

高分断低压电器用触头材料及制备方法、高分断低压电器用复合触头材料及制备方法，属于低压电器行业和家用电器行业的电工触头材料技术领域。本发明专利技术解决了现有铜基触头无法满足低压电器对极限短路分断能力(Icu)和额定运行短路分断能力(Ics)的要求。高分断低压电器用触头材料由金刚石粉末、铜合金粉、抗熔焊增强相和余量的纯铜粉制成的，采用冶金方法制成。复合触头材料是银基合金粉末通过刷涂工艺与高分断低压电器用触头材料板材复合而成的。高分断低压电器用触头材料具有高的极限短路分断能力和额定运行短路分断能力，本发明专利技术用于低压电器行业和家用电器行业的电工触头材料。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，属于低压电器行业和家用电器行业的电工触头材料
。本专利技术解决了现有铜基触头无法满足低压电器对极限短路分断能力(Icu)和额定运行短路分断能力(Ics)的要求。高分断低压电器用触头材料由金刚石粉末、铜合金粉、抗熔焊增强相和余量的纯铜粉制成的，采用冶金方法制成。复合触头材料是银基合金粉末通过刷涂工艺与高分断低压电器用触头材料板材复合而成的。高分断低压电器用触头材料具有高的极限短路分断能力和额定运行短路分断能力，本专利技术用于低压电器行业和家用电器行业的电工触头材料。【专利说明】
本专利技术属于低压电器行业和家用电器行业的电工触头材料
，具体说就是一种高分断低压电器用触头材料及其制备方法，以及采用高分断低压电器用触头材料作为基体与银基合金复合而成的高分断、高性能、节银环保型低压电器用复合触头材料，以及复合触头材料的制备方法。
技术介绍
目前公开的同类专利和正在应用的触头材料中，一类是以银为主成分的银基电触头材料，另一类是以铜为主成分的铜基电触头材料。以银为主成分的银基电触头材料具有良好的导电性、导热性，具有接触电阻小、抗氧化能力强等特性，广泛应用于低压电器行业用作电工触头材料，如银氧化锡、银氧化锌、银镍、银稀土等触头材料。但随着国民经济的发展，低压电器不断增多，白银耗用量逐年增力口，我国以及全世界的白银资源短缺而且价格昂贵，制约了银基低压电器触头材料的发展。以铜为主成分的铜基电触头材料目前已经成功应用到低压电器行业，如专利号94102452.0所述的“铜基低压电工触头材料”已经在小型断路器、塑壳断路器上应用近十年，取得了良好的经济和社会效益。这种触头在一定程度上解决了抗熔焊问题，但是在长期应用过程中也发现了其极限短路分断能力(Icu)仅有25KA，限制了在一些要求高分断能力的低压电器中应用，特别是在新型塑壳式断路器和小型高分断路器中的应用，这些新型的断路器体积更小，分断能力却大幅度提高。此外，为了节约用银量并保持触头的电气性能，银铜复合触头材料也随之出现。通常的作法是将常规的银基触头材料通过热轧复合、爆炸等方式复合到无氧铜板上。这种复合材料虽然减少了银的用量，但却存在一个致命的缺陷，即基体无氧铜板不具备抗熔焊能力，无法满足低压电器对极限短路分断能力(Icu)和额定运行短路分断能力(Ics)的要求，存在极大的安全隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供。高分断低压电器用触头材料具备高的极限短路分断能力(Icu)和额定运行短路分断能力(Ics)，该材料不但能够单独作为低压电器触头材料来使用，解决目前铜基触头分断能力不高的弱点，满足较高等级低压电器的要求。高分断低压电器用触头材料与银基触头材料进行复合制备具有高分断、高性能的复合型触头材料，兼顾优良电性能、高分断能力与节银的多重要求，以满足高端电器以及节银环保的要求。本专利技术的高分断低压电器用触头材料按重量百分比由0.01%?10.0%的金刚石粉末、40%?60%铜合金粉、0.05%?15%抗熔焊增强相和余量的纯铜粉制成的。所述的铜合金粉按重量百分比由0.01%?20%合金粉与80%?99.9%电解铜采用水雾化方法(请详细描述一下铜合金粉步骤和参数，简单的写水雾化法有可能公开不充分，以后无法补充，下面是我查到的方法，不合适的地方请修改:高压水雾化是将合金粉和电解铜在熔炉中融化，熔化后的金液须过热五十度左右，然后注入中间包中。在金液注入前开始启动高压水泵，让高压水雾化装置开始工件。中间包中的金液经过束流，通过包底的漏嘴进入雾化器。在来自雾化器的高压水的作用下，金液被不断地破碎成细小的液滴，落入装直中的冷却液中，迅液减固成合金粉末。)制成的，合金粉由银、俩、铺、摘、紅、乾、镜、错、招、铬、锡、锌、碲、镍中的一种或者其中几种的组合；当合金粉为组合物时，各组分间按任意比混合。铜合金粉构成高分断节银环保型低压电器用触头材料第三相组元，替代被欧盟RoHS指令所禁止的镉元素，起到改善电接触表面液相和固相附着力，减少接触表面及触头基体裂纹的形成与扩展，最终达到降低电弧浸蚀的作用。高分断低压电器用触头材料主要导电材料是铜，是触头材料的核心组元，铜具有良好的导电性能和导热性，适合应用于触头材料的基体。所述抗熔焊增强相为三氧化二镧、三氧化二铈、三氧化二镝、三氧化二钐、三氧化二钇、三氧化二镱、氧化锌、氧化铜、氧化锡、氧化镉、氧化铟、鹤、钥、fL、石墨、碳化硼、碳化钨、碳化硅中的一种或者其中几种的组合，当抗熔焊增强相为组合物时，各组分间按任意比混合。作为高分断节银环保型低压电器用触头材料第四相组元，起到大幅提高触头抗熔焊性、增加触头电寿命的能力。所述金刚石粉末的纯度大于99% (质量),粒径0.Ιμ--~5 μ m。所述铜合金粉的粒度小于200目。高分断低压电器用触头材料的制备方法是按下述步骤进行的: 步骤一、将0.01%~10.0% 的金刚石粉末、40%~60%铜合金粉、0.05%~15%抗熔焊增强相和余量的纯铜粉混合，置于在氩气保护下的高能球磨机内球磨6h~12h，得到混合粉； 球磨将大颗粒铜合金粉与纯铜粉粉碎，使金刚石粉与纯铜粉、铜合金粉和抗熔焊增强相粒径接近并且混合均匀，从而克服成份分布不均所造成的抗熔焊性差异。步骤二、将步骤一获得的混合粉用冷等静压法制成圆柱状胚料，冷等静压制度为:压强为100~280MPa，保压5~IOmin ； 步骤三、胚料在真空下进行烧结处理，烧结温度700~1300 °C，保温时间30~120min ； 步骤四、烧结后的胚料在700~1200°C下热挤压成型，再进行轧制或拉拔加工，然后机械加工成所需触头形状，即得到高分断低压电器用触头材料。高分断节银环保型低压电器用触头材料主要导电材料是铜，是触头材料的核心组元，铜具有良好的导电性能和导热性，适合应用于触头材料的基体。第二相组元是金刚石。金刚石是自然界中导热率最高的物质，导热率达138.16WnT1K-1,同时具有熔点高(3700°C)、高硬度的特性。本专利技术通过第二相组元金刚石粉的加入，除了起到抗电弧浸蚀和抗触头熔焊的作用，还起到弥散强化骨架，使触头材料在电接触和电弧作用下仍然具有较高的硬度和较高的熔点。进一步研究表明，金刚石是一种理想的还原剂，不论是单质状态的金刚石还是在电弧作用燃烧后转化的一氧化碳都是较强的还原剂，可以将电接触表面生成的氧化铜还原成氧化亚铜或金属单质铜，保证了触头材料良好的导电性。同时，由于金刚石的良好导热性起到了加快将电弧所产生的热量传导至桥架，降低触头表面温度的作用，符合电器型式试验温升的要求。第三相组元是一些金属元素。这些金属元素与铜基体形成合金，在触头材料中的作用主要是在电接触表面起到表面张力和润湿作用，达到降低电弧浸蚀的目的，并起到从电接触表面受电弧能量作用下形成的液态金属池里，调节触头材料中各组元的分布和流动以及化合物形态控制，达到降低触头熔焊的目的。第四相组元是氧化物、高熔点金属或碳化物。这些氧化物、高熔点金属或碳化物的加入的关键作用是降低触头电弧作用下熔焊的焊接强度，极大提高触头材料的抗熔焊性。此外还具有增加电接触表面受电弧能量作用下形成的熔池液态金属的粘度，减少液态金属飞溅从而增长电寿命的作用。虽然在触头多次通断的本文档来自技高网...

【技术保护点】
高分断低压电器用触头材料，其特征在于高分断低压电器用触头材料按重量百分比由0.01％～10.0％的金刚石粉末、40％～60％铜合金粉、0.05％～15％抗熔焊增强相和余量的纯铜粉制成的。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：柳国春，倪树春，王英杰，刘新志，
申请(专利权)人：哈尔滨东大高新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：