專利名稱：一種用于制備CuCr合金觸頭材料的合金粉末及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種Cu-Cr合金粉末，更具體地說是大功率真空斷路開關觸頭材料用CuCr合金粉末及其制備方法。
Cu-Cr合金在相圖上屬于偏晶系合金，Cr在Cu基體中的平衡溶解度極低(平衡態(tài)時≤1wt％)，傳統(tǒng)材料制備工藝難以制備高性能觸頭材料。為滿足大功率真空斷路開關的工作條件對觸頭性能所提出的要求，目前國際上主要采用傳統(tǒng)的粉末冶金工藝技術生產Cu-Cr合金(Cr含量25-50wt％)觸頭材料，即，浸滲法和混粉燒結法(Cu粉和Cr粉機械混合燒結)。
上述兩種傳統(tǒng)粉末冶金工藝目前存在的主要問題是1、由于Cu-Cr合金觸頭材料中Cr顆粒的尺寸受原料Cr粉顆粒尺寸的限制，最終觸頭產品中Cr顆粒尺寸平均在70-100μm左右，導致難以獲得更高質量的Cu-Cr合金觸頭材料。
2、傳統(tǒng)的粉末冶金工藝制備的觸頭中的氣體含量仍難以控制在較低的水平，一般氧含量為500ppm以上。
3、在使用浸滲法生產Cu-Cr合金觸頭材料時，成品坯料長度僅占原始Cr粉骨架結構長度的1/2左右；而在使用混粉燒結法生產Cu-Cr合金觸頭材料時，由于Cu和Cr熔點相差很大、相互之間界面浸潤性不好，使得燒結后的材料致密度較低、缺陷較多，亦將導致觸頭加工過程中材料利用率低、制造成本高昂，尤其是不能制備Cr含量較高的Cu-Cr合金觸頭材料(如CuCr50等)；發(fā)明內容本發(fā)明的目的是提供一種適用于制備大功率真空斷路開關觸頭材料的Cu-Cr合金粉末。由于傳統(tǒng)觸頭制備技術存在上述問題，因此利用本發(fā)明的合金化的CuCr合金粉末，可以在很低的溫度600-800℃進行燒結，有利于解決上述問題，同時大幅度提高觸頭材料的綜合使用性能。
本發(fā)明的另一目的是實現(xiàn)一種適用于制備大功率真空斷路開關觸頭材料的CuCr合金化粉末的制備方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案本發(fā)明的一種大功率真空斷開關觸頭材料用CuCr50合金粉末，按重量百分比計，合金成分為Cu48-52wt％、Cr48-52wt％、在上述100wt％的CuCr合金基礎上再加入0.1-0.5wt％的Fe、0.1-0.5wt％的W、0.1-1.0wt％的Nb等合金元素。
本發(fā)明的用于制備CuCr合金觸頭材料的合金粉末的方法包括下述步驟(1)按合金成分，以重量百分比計，合金成分為Cu48-52wt％、Cr48-52wt％，在上述100wt％的CuCr合金基礎上再加入0.1-0.5wt％的Fe、0.1-0.5wt％的W、0.1-1.0wt％的Nb合金元素，進行配料；(2)在惰性氣體保護下，升溫至2150-2250℃將原料熔化，澆鑄成預制錠；(3)在惰性氣體保護下，升溫至2200-2400℃將合金預制錠熔化后，進行霧化，霧化氣體為高純惰性氣體，霧化壓力為0.5-1.0Mpa。其中，在上述步驟(3)中，采用感應加熱至2200℃將合金錠熔化，保溫10min使合金熔體均勻化，即可以進行霧化了。
在上述步驟(3)中的所述高純惰性氣體為高純氬氣和高純氮氣中的一種。
在上述步驟(3)中，所述將合金預制錠熔化過程是將合金預制錠在感應加熱熔煉爐中熔化，溫度為2300-2400℃，再經感應加熱中間包加熱，溫度為2000-2100℃；所述霧化的過程是將熔化后的熔體通過與非限制式氣流霧化噴嘴分離式配合的導流管，導流管為感應加熱，溫度為2000-2100℃。
為了保證合金粉末的冷卻速度，在霧化罐體2內裝備了多組氣冷冷卻盤(

圖1中未示出)。
上述制備裝置是為了配合本發(fā)明的工藝方法，但完成本發(fā)明的方法并不局限于該制備裝置，也可以采用其它方式的制備裝置進行本發(fā)明的工藝方法。
實施例。
按合金成分，以重量百分比計，合金成分為Cu50wt％，Cr50wt％，在該100wt％的CuCr合金的基礎上，再加入0.2wt％的Fe，0.2wt％的W，0.5wt％的Nb合金元素進行配料。
在惰性氣體保護下，將上述原料放入熔化爐中，升溫至2200℃將原料熔化，澆鑄成預制錠。
配制合金預制錠以后，如圖1所示，將合金預制錠裝入感應加熱熔煉爐3中，升溫至2300℃，保溫10min，然后將熔體導入感應加熱中間包4中，感應加熱中間包4的加熱溫度為2000℃，熔體經感應加熱中間包4進入導流管5中，導流管5的感應加熱系統(tǒng)6的加熱溫度為2000℃，并在極短的時間內可以將導流管加熱至2000℃。由于合金霧化溫度很高，因此在氣霧化過程中選用完全非限制式氣霧化噴嘴7，在工作過程中導流管5與非限制式氣流霧化噴嘴7之間采用的是分離配合方式。在霧化罐體2內采用高純氬氣進行氣霧化，霧化壓力1.0MPa，溶體經導流管5與非限制式氣流霧化噴嘴7后成霧化粉末8。一次性連續(xù)霧化30公斤Cu50Cr50合金高溫熔體時，噴嘴工作十分穩(wěn)定，-100至+500目粒度范圍內合金粉末的出粉率可達90％以上。
合金粉末收集以后采用振動篩分或超聲篩分方法進行粉末篩分。合金粉末篩分后，進行真空封裝貯存。
本發(fā)明的優(yōu)點在于1、合金粉末氣體含量低、氧含量低、氮含量低、Cr析出相細顆粒細小且均勻分布。
2、合金粉末球形度高，且粒度分布均勻，該合金粉末的微觀組織照片如圖2所示。
3、該合金粉末合金化良好，易于進行粉末燒結，制備高性能的大功率真空斷路開關觸頭材料。
權利要求
1.一種用于制備CuCr合金觸頭材料用的合金粉末，其特征在于按重量百分比計，合金成分為Cu48-52wt％、Cr48-52wt％，在上述100wt％的CuCr合金基礎上再加入0.1-0.5wt％的Fe、0.1-0.5wt％的W、0.1-1.0wt％的Nb合金元素。
2.根據權利要求1所述的用于制備CuCr合金觸頭材料用的合金粉末的制備方法，其特征在于該方法包括下述步驟(1)按合金成分，以重量百分比計，合金成分為Cu48-52wt％、Cr48-52wt％，在上述100wt％的CuCr合金基礎上再加入0.1-0.5wt％的Fe、0.1-0.5wt％的W、0.1-1.0wt％的Nb合金元素，進行配料；(2)在惰性氣體保護下，升溫至2150-2250℃將原料熔化，澆鑄成預制錠；(3)在惰性氣體保護下，升溫至2200-2400℃將合金預制錠熔化后，進行霧化，霧化氣體為高純惰性氣體，霧化壓力為0.5-1.0Mpa。
3.根據權利要求2所述的用于制備CuCr合金觸頭材料用的合金粉末的制備方法，其特征在于在上述步驟(3)中的所述高純惰性氣體為高純氬氣和高純氮氣中的一種。
4.根據權利要求2或3所述的用于制備CuCr合金觸頭材料用的合金粉末的制備方法，其特征在于在上述步驟(3)中，所述將合金預制錠熔化過程是將合金預制錠在感應加熱熔煉爐中熔化，溫度為2300-2400℃，再經感應加熱中間包加熱，溫度為2000-2100℃；所述霧化的過程是將熔化后的熔體通過與非限制式氣流霧化噴嘴分離式配合的導流管，導流管為感應加熱，溫度為2000-2100℃。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備CuCr合金觸頭材料的合金粉末及其制備方法，按重量百分比計，該合金成分為Cu48－52wt％、Cr48－52wt％，在上述100wt％的CuCr合金基礎上再加入0.1－0.5wt％的Fe、0.1－0.5wt％的W、0.1－1.0wt％的Nb合金元素。按合金成分配料，在惰性氣氛保護下將原料熔化，澆鑄成合金預制錠。在惰性氣氛下升溫至2200℃將合金預制錠熔化，以高純惰性氣體為霧化氣體，進行霧化，霧化壓力為0.5－1.0MPa。本發(fā)明的合金粉末球形度高、氧含量低、氮含量低、合金成分均勻、組織均勻，有利于制備高性能的合金觸頭材料。
文檔編號C22C27/00GK1424417SQ0114049
公開日2003年6月18日 申請日期2001年12月10日 優(yōu)先權日2001年12月10日
發(fā)明者張永安, 熊柏青, 石力開, 韋強, 劉紅偉, 朱寶宏 申請人:北京有色金屬研究總院