專利名稱：一種耐電壓銀碳化鎢石墨觸頭材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電觸頭材料，具體是指一種具有高的耐電壓強度和抗電弧燒損性能的 銀碳化鎢石墨電觸頭材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
銀-碳化鎢-碳系電觸頭材料作為替換傳統(tǒng)的AgC5的新一代觸頭材料，具有優(yōu) 異的抗熔焊性，廣泛地用于自動開關(guān)，大容量斷路器、塑殼斷路器以及其他一些開關(guān)器上， Ag-WC-C系電觸頭主要利用了 Ag的良好導(dǎo)電、導(dǎo)熱性，WC的高熔點、高硬度和耐磨性好的特 點，可經(jīng)受強烈的電弧腐蝕，具有良好的抗熔焊性及耐磨蝕，同時達(dá)到了節(jié)銀的效果。目前， 銀_碳化鎢_碳系電觸頭材料中采用AgWC12C3與AgW50配對常作為斷路器的非對稱合理 配對觸頭。近年來，隨著低壓電器行業(yè)發(fā)展，不斷推出各種系列的新型斷路器，這些新型的斷 路器要求觸頭材料具有更小的體積、更高的分?jǐn)嗄芰?。因此提高銀碳化鎢石墨電觸頭材料 的抗電弧燒損及抗材料轉(zhuǎn)移性能，順應(yīng)斷路器的發(fā)展需求，具有重要的科研價值。近來，國 內(nèi)外對于提高觸頭材料的抗電弧燒損性能研究較多，主要采用細(xì)化顆粒來降低電弧對觸頭 材料的燒損。因此，設(shè)計一種科學(xué)的銀碳化鎢石墨電觸頭材料與組織結(jié)構(gòu)，以擴(kuò)大銀碳化鎢 石墨觸頭材料的使用范圍，滿足斷路器對觸頭材料日益嚴(yán)格的性能要求非常必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點和不足，而提供一種具有高的耐電 壓強度、抗熔焊性以及耐電弧燒損性高的耐電壓銀碳化鎢石墨觸頭材料。本發(fā)明的另一個目的是提供了一種耐電壓銀碳化鎢石墨觸頭材料的制備方法。為實現(xiàn)本發(fā)明的第一個目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是
碳化鎢與增強相11%_14%，石墨2%-6%，添加元素0. 39TO. 6%，余量為銀；其中，所述的 增強相為以下碳化物的組合TaC、Cr2C3 ；所述的添加元素為以下元素中的一種或幾種組 合Ni、Co、Cr、B。所述的碳化鎢與增強相以碳化鎢_碳化鉭_碳化鉻固溶體形式加入，其中碳化鎢 與碳化鉭、碳化鉻之比為(16 4 1) (25 2 1)。為實現(xiàn)本發(fā)明的另一個目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是包括以下步驟
(1)將碳化鎢-增強相固溶體與石墨、添加元素、銀粉按比例進(jìn)行混合，混粉方式為干 混或濕混中的一種?；旆蹠r間為4 7小時，球料比為(1 1) (5 1)；
(2)將混合粉在保護(hù)氣氛中進(jìn)行制粒；該步驟的制粒為在高溫?zé)Y(jié)爐中進(jìn)行制粒溫度 為65(T850°C，時間0. 5 5小時，保護(hù)氣氛中進(jìn)行；
(3)將已制粒的混合粉進(jìn)行初壓得到壓坯；該步驟的初壓壓制壓力為50MP廣200Mpa；
(4)將壓坯在保護(hù)氣氛中進(jìn)行燒結(jié)，該步驟壓坯的燒結(jié)溫度為85(T920°C，時間為3飛 小時，氫氣氣氛保護(hù)；(5)將燒結(jié)后坯體進(jìn)行一次復(fù)壓處理；該步驟燒結(jié)坯體的一次復(fù)壓壓力為 100 300MPa ；
(6)將復(fù)壓坯體進(jìn)行退火；該步驟退火溫度為55(T650°C，時間為2、小時；
(7)將退火坯體進(jìn)行二次復(fù)壓得到最終產(chǎn)品；該步驟二次復(fù)壓壓力為50(T700MPa。本發(fā)明在制備銀碳化鎢石墨觸頭材料過程中采用了碳化鎢_碳化鉭_碳化鉻固溶 體。碳化鉭和碳化鉻可明顯減小碳化鎢晶粒度及鄰接度，提高基體的結(jié)合強度。同時，TaC 相可改善添加元素Ni、Co、Cr、B對碳化物相的潤濕性，增強基體結(jié)合強度。這種新型的銀 碳化鎢石墨觸頭材料具有更高的耐電壓強度、抗熔焊性和耐電弧燒損性。采用該電觸頭材 料的低壓電器具有較高的電壽命和高可靠性。因此這種電觸頭材料更適合應(yīng)用在各種不同 的塑殼式斷路器、小型高分?jǐn)嗦菲骱徒涣鹘佑|器上。下面結(jié)合說明書附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步介紹。


圖1本發(fā)明工藝流程圖。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明進(jìn)行具體的描述，只用于對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不 能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定，該領(lǐng)域的技術(shù)工程師可根據(jù)上述發(fā)明的內(nèi)容對本發(fā)明 作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。
具體實施例方式
實施例1，參照圖1，以制備規(guī)格為12 X 10 X 2mm的AgffC9. 6TaC2. 4Cr2C30. 6C3為例。(1)將Ag粉與碳化鎢-增強相固溶體、石墨按84. 4 12. 6 3的比例，與0. 3%Ni、 0.7%B進(jìn)行濕混6小時，球料比為1 1，真空烘干，在氫氣氣氛中700°C，4小時進(jìn)行團(tuán)化制 粒，得到流動性好的混合粉末，其中碳化鎢_增強相固溶體中碳化鎢與碳化鉭、碳化鉻的比 例為 16 4 1 ；
(2)將已制粒的混合粉末壓制成12X10X2.8mm壓坯，初壓壓力為150MPa ；
(3)將壓坯在氫氣氣氛中于880°C，4小時進(jìn)行燒結(jié)；
(4)將燒結(jié)后坯體250MPa的壓力進(jìn)行復(fù)壓，壓坯厚度為2.2mm ；
(5)將復(fù)壓后坯體在氫氣氣氛中于500°C，2小時進(jìn)行退火；
(6)將已退火的坯體以560MPa的壓力進(jìn)行復(fù)壓得到12X10X2mm產(chǎn)品；
(7)將銀碳化鎢碳化鋯石墨觸頭經(jīng)過研磨、拋光、烘干處理。本實例制備的AgWC9. 6TaC2. 4Cr2C30. 6C3觸點物理性能如下密度9. 16g/cm3、電 阻率 2. 97 ii Q. cm、硬度 681MPa。實施例2，以制備規(guī)格為5X5X 1. 5讓的AgWClOTaCl. 5Cr2C30. 5C3為例。(1)將Ag粉與碳化鎢-增強相固溶體、石墨按85 12 3的比例，與0.4%Co進(jìn) 行濕混4小時，球料比為3 1，真空烘干，在氫氣氣氛中750°C，3小時進(jìn)行團(tuán)化制粒，得 到流動性好的混合粉末，其中碳化鎢-增強相固溶體中碳化鎢與碳化鉭、碳化鉻的比例為 20 3 1 ；
(2)將已制粒的混合粉末壓制成5X5X2. 1mm壓坯，初壓壓力為180MPa.(3)將壓坯在氫氣氣氛中于900°C，3小時進(jìn)行燒結(jié)；
(4)將燒結(jié)后坯體280MPa的壓力進(jìn)行復(fù)壓，壓坯厚度為1.7 mm ；
(5)將復(fù)壓后坯體在氫氣氣氛中于600°C，4小時進(jìn)行退火；
(6)將已退火的坯體以600MPa的壓力進(jìn)行復(fù)壓得到5X5X1. 5mm ；
(7)將銀碳化鎢碳化鋯石墨觸頭經(jīng)過研磨、拋光、烘干處理。本實例制備的AgWClOTaCl. 5Cr2C30. 5C3觸點物理性能如下密度9. 21g/cm3、電阻 率 3. 02 ii Q. cm、硬度 693MPa。實施例3，以制備規(guī)格為8X6X 1. 8匪的AgWC9TaCl. 8Cr2C30 . 45C3為例。(1)將Ag粉與碳化鎢-增強相固溶體、石墨按85. 75 11.25 3的比例，與 0. 4%Ni、0. 5%B進(jìn)行濕混6小時，球料比為1 1，真空烘干，在氫氣氣氛中700°C，4小時進(jìn) 行團(tuán)化制粒，得到流動性好的混合粉末，其中碳化鎢-增強相固溶體中碳化鎢與碳化鉭、碳 化鉻的比例為20 4 1 ；
(2)將已制粒的混合粉末壓制成8X6X2.52mm壓坯，初壓壓力為150MPa ；
(3)將壓坯在氫氣氣氛中于880°C，4小時進(jìn)行燒結(jié)；
(4)將燒結(jié)后坯體250MPa的壓力進(jìn)行復(fù)壓，壓坯厚度為2mm；
(5)將復(fù)壓后坯體在氫氣氣氛中于500°C，2小時進(jìn)行退火；
(6)將已退火的坯體以560MPa的壓力進(jìn)行復(fù)壓得到8X6X1.8mm產(chǎn)品；
(7)將銀碳化鎢碳化鋯石墨觸頭經(jīng)過研磨、拋光、烘干處理。本實例制備的AgWC9TaCl. 8Cr2C30 . 45C3觸點物理性能如下密度9. 07g/cm3、電阻 率 2. 85 ii Q. cm、硬度 668MPa。實施例4，以制備規(guī)格為 10X5. 5 X 2mm 的 AgWClOTaCO. 8Cr2C30. 4C3 為例。(1)將Ag粉與碳化鎢-碳化鋯固溶體、石墨按85. 8 11. 2 3的比例，與0.4%Cr 進(jìn)行濕混4小時，球料比為3 1，真空烘干，在氫氣氣氛中720°C，4小時進(jìn)行團(tuán)化制粒，得 到流動性好的混合粉末，其中碳化鎢-碳化鋯固溶體中碳化鎢與碳化鋯的比例為6 4；
(2)將已制粒的混合粉末壓制成10X5.5X2. 8mm壓坯，初壓壓力為180Mpa ；
(3)將壓坯在氫氣氣氛中于900°C，3小時進(jìn)行燒結(jié)；
(4)將燒結(jié)后坯體280MPa的壓力進(jìn)行復(fù)壓，壓坯厚度為2.2mm ；
(5)將復(fù)壓后坯體在氫氣氣氛中于600°C，4小時進(jìn)行退火；
(6)將已退火的坯體以600MPa的壓力進(jìn)行復(fù)壓得到10X5.5X2mm ；
(7)將銀碳化鎢碳化鋯石墨觸頭經(jīng)過研磨、拋光、烘干處理。本實例制備的AgWClOTaCO. 8Cr2C30. 4C3觸點物理性能如下密度9. 18g/cm3、電阻 率 2. 88 ii Q. cm、硬度 673MPa。
權(quán)利要求
一種耐電壓銀碳化鎢石墨觸頭材料，其特征在于包括以下組分，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計 碳化鎢 增強相11% 14%，石墨2% 6%，添加元素 0.3%~0.6%，余量為銀；其中，所述的增強相為以下碳化物的組合TaC、Cr2C3；所述的添加元素為以下元素中的一種或幾種組合Ni、Co、Cr、B。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐電壓銀碳化鎢石墨觸頭材料，其特征在于所述的碳 化鎢_增強相以碳化鎢_碳化鉭_碳化鉻固溶體形式加入，其中碳化鎢與碳化鉭、碳化鉻之 比為(16 4 1) (25 2 1)。
3.一種制備如權(quán)利要求1所述的耐電壓銀碳化鎢石墨觸頭材料的制備方法，其特征在 于包括以下步驟(1)將碳化鎢_碳化鉭_碳化鉻固溶體與石墨、添加元素、銀粉按比例進(jìn)行混粉，混粉方 式為干混或濕混中的一種；(2)將混合粉在保護(hù)氣氛中進(jìn)行制粒；(3)將已制粒的混合粉進(jìn)行初壓得到壓坯；(4)將壓坯在保護(hù)氣氛中進(jìn)行燒結(jié)；(5)將燒結(jié)后坯體進(jìn)行一次復(fù)壓處理；(6)將復(fù)壓坯體在保護(hù)氣氛中進(jìn)行退火；(7)將退火坯體進(jìn)行二次復(fù)壓得到最終產(chǎn)品。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種耐電壓銀碳化鎢石墨觸頭材料的制備方法，保護(hù)氣氛為 氫氣或惰性氣體。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種銀碳化鎢石墨觸頭材料的制備方法，其特征在于所述 步驟(1)中混粉時間為4 7小時，球料比為(1 1) (5 1)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種銀碳化鎢石墨觸頭材料的制備方法，其特征在于所述 步驟(2)的制粒為在高溫?zé)Y(jié)爐中進(jìn)行制粒溫度為65(T850°C，時間0. 5飛小時。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種銀碳化鎢石墨觸頭材料的制備方法，其特征在于所述 步驟(3)的初壓壓制壓力為50MPa 200MPa。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種銀碳化鎢石墨觸頭材料的制備方法，其特征在于所述 步驟(4)壓坯的燒結(jié)溫度為85(T920°C，時間為3飛小時。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種銀碳化鎢石墨觸頭材料的制備方法，其特征在于所述 步驟(5)燒結(jié)坯體的一次復(fù)壓壓力為10(T300MPa ；所述步驟(6)退火溫度為55(T650°C，時 間為2、小時；所述步驟(7) 二次復(fù)壓壓力為50(T700MPa。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐電壓銀碳化鎢石墨電觸頭材料及其制備方法。電觸頭材料的主體成分包括碳化鎢-增強相固溶體11%-14%，石墨2%-6%，添加劑0.3%~0.6%，余量為銀；其中，所述的增強相為以下碳化物的組合TaC、Cr2C3；所述的添加元素為以下元素中的一種或幾種組合Ni、Co、Cr、B。所述的碳化鎢與增強相以碳化鎢-碳化鉭-碳化鉻固溶體形式加入，其中碳化鎢與碳化鉭、碳化鉻之比為(16:4:1)~(25:2:1)。本發(fā)明在制備銀碳化鎢石墨觸頭材料具有更高的耐電壓強度、抗熔焊性和耐電弧燒損性。采用該電觸頭材料的低壓電器具有較高的電壽命和高可靠性。因此這種電觸頭材料更適合應(yīng)用在各種不同的塑殼式斷路器、小型高分?jǐn)嗦菲骱徒涣鹘佑|器上。
文檔編號C22C1/05GK101979694SQ201010558958
公開日2011年2月23日 申請日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者張秀芳, 柏小平, 翁桅 申請人:福達(dá)合金材料股份有限公司