專利名稱：用作電器開關(guān)觸頭的銅基金屬陶瓷材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用作電器開關(guān)觸頭的銅基金屬陶瓷材料，屬于電工材料技術(shù)領(lǐng)域，
背景技術(shù)：
眾所周知大多數(shù)低壓電器觸頭材料都是貴金屬，特別是銀基合金或復(fù)合材料合金，盡管銀基材料可保證觸頭的良好服役特性和電器的可靠工作，但卻導(dǎo)致了稀貴金屬的大量消耗；節(jié)銀和代銀觸頭既要節(jié)約銀，又要保證材料的質(zhì)量，同時又要價格低廉，這就使人們開始嘗試以銅代銀，銅作為電接觸材料具有許多優(yōu)越的物理特性，如導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、熱容性、熔點、沸點、熔化潛熱和汽化潛熱等指標均較高；在現(xiàn)有的觸頭材料中，銅也是一個基本的添加組，現(xiàn)在已經(jīng)有一種銅基觸頭材料，但這種材料的持久強度水平不高，有噴濺和形成金屬須現(xiàn)象出現(xiàn)，導(dǎo)致觸頭在重負載(AC4)條件下觸頭經(jīng)幾個周期的循環(huán)操作后，發(fā)生快速損壞，這主要是由于金剛石粒子與銅基體之間的潤濕性較差，結(jié)果使開關(guān)電器的可靠性降低。

發(fā)明內(nèi)容
為解決稀貴金屬的大量消耗、耐電弧燒蝕性不好、硬度低、抗熔焊性差、機械強度低的問題而研制生產(chǎn)，本發(fā)明的構(gòu)成成份、配比(wt％)如下金剛石微粉0.01-1.0、鎘0.5-2.0、氮化硼0.05-0.5、釩0.1-4.0、鈮0.2-3.0、鉬0.2-3.0、鉻0.2-1.0、銅余量，難熔金屬釩、鈮、鉬、鉻總含量＜10％；用如下的制作工藝制成將上述材料粉末按一定配比盛取，然后在混粉機中混合1-1.2小時，用鋼質(zhì)模具、壓強為3-5KPa壓制成坯料，在燒結(jié)溫度為800-1000℃的保護氣氛中進行燒結(jié)，為提高材料密度，在壓強為10-15KPa的條件下進行復(fù)壓，最后在溫度為400-600℃的條件下退火以消除應(yīng)力和優(yōu)化組織，制成用作電器開關(guān)觸頭的銅基金屬陶瓷材料。
本發(fā)明具有如下的有益效果、優(yōu)點和性能指標1、組成成份的金屬元素具有較高的熔點、沸點、熔化潛熱和汽化潛熱，因而改善了材料的抗燒蝕性和抗熔焊性。
2、由于含鉻的銅固溶體與金剛石粒子界面發(fā)生碳化，使界面結(jié)合力提高，形成了較高的界面結(jié)合強度，因而使材料在周期循環(huán)載荷作用下的強度大大提高；同時還發(fā)現(xiàn)，冶金過程中形成的NbCr2金屬間化合物粒子的彌散強化作用，提高了材料的強度。
3、在一定的加熱條件下，鉻具有較高的抗氧化能力，因此，添加鉻對材料接觸電阻的影響不大。
4、添加元素鉻在固相銅中的固溶度較低，因此對電導(dǎo)率影響不大，對基體的強度卻起到強化作用，提高了基體的硬度；另外，鉻和鈮的相互作用，會使其相互之間的固溶度較低，從而提高了假合金的電導(dǎo)率，并會在一定程度上減降材料的過剩塑性。
5、本發(fā)明在不降低觸頭材料服役性能的前題下，適當?shù)奶砑悠渌M元還可降低價格較為昂貴的金剛石、釩、和鈮的含量。
6、利用本發(fā)明所制備出的觸頭件性能指標密度為8.3-8.8g/cm3；硬度為HB＝750-850MPa；電阻率為2.3-3.0μΩ.cm。
7、除上述優(yōu)點外，由于本發(fā)明材料中金剛石含量降低，使觸頭無須加焊接覆層，具有簡化了工藝過程、降低了材料成本和工藝成本的有益效果。
具體實施例方式用作電器開關(guān)觸頭的銅基金屬陶瓷材料，由金剛石微粉、鎘、氮化硼、釩、鈮、鉬、鉻、銅組成，取各組份含量(wt％)如下金剛石微粉0.50、鎘1.50、氮化硼0.40、釩3.10、鈮2.50、鉬2.50、鉻0.90、銅余量88.60，難熔金屬釩、鈮、鉬、鉻總含量＜10％，此處為9.00，用如下制作工藝制成將上述材料在混粉機中混合1小時，用鋼質(zhì)模具、壓強為4KPa壓制成坯料，在燒結(jié)溫度為1000℃的保護氣氛中進行燒結(jié)，為提高材料密度，在壓強為14KPa的條件下把燒結(jié)后坯料再進行復(fù)壓，最后在溫度為500℃的條件下退火以消除應(yīng)力和優(yōu)化組織，最后制成用作電器開關(guān)觸頭的銅基金屬陶瓷材料。
按上述方法制備出的觸頭件與標準的觸頭標樣在專用測試臺上進行對比實驗，測試額定電流條件下觸頭表面溫升和接觸壓降詳細數(shù)據(jù)列于下表中，對比樣用X表示。
觸頭件與標準的觸頭標樣表面溫升和接觸壓降數(shù)據(jù)對比樣表

試驗條件滿足國標GB14048-93。實驗樣機采用CJT1-40交流接觸器，所測試的溫升值為觸頭溫度與環(huán)境溫度的差值，所通電流為額定電流Ie＝40A；表中的試驗結(jié)果為通電5小時后測定的6-12對觸頭溫升值的平值；實驗結(jié)果表明，使用本發(fā)明材料的電器完全滿足GB14048-93低壓電器標準及其它相關(guān)標準，觸頭試用中表現(xiàn)出服役性能穩(wěn)定，持久強度高，保證了電器的可靠性。
由表中可見，服役觸頭表面的接觸壓降(即接觸電阻)很低，溫升值也非常低，通電30-60分鐘后，表中數(shù)據(jù)值即已穩(wěn)定，在之后的實驗過程中一直保持不變。
權(quán)利要求
1.一種用作電器開關(guān)觸頭的銅基金屬陶瓷材料，由金剛石微粉、鎘、氮化硼、釩、鈮、鉬、鉻、銅組成，其特征在于各組份含量范圍(wt％)如下金剛石微粉0.01-1.0、鎘0.5-2.0、氮化硼0.05-0.5、釩0.1-4.0、鈮0.2-3.0、鉬0.2-3.0、鉻0.2-1.0、銅余量，難熔金屬釩、鈮、鉬、鉻總含量＜10％；用如下制作工藝制成將上述材料在混粉機中混合1-1.2小時，用鋼質(zhì)模具、壓強為3-5KPa壓制成坯料，在燒結(jié)溫度為800-1000℃的保護氣氛中進行燒結(jié)，為提高材料密度，在壓強為10-15KPa的條件下把燒結(jié)后坯料再進行復(fù)壓，最后在溫度為400-600℃的條件下退火以消除應(yīng)力和優(yōu)化組織最后制成用作電器開關(guān)觸頭的銅基金屬陶瓷材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用作電器開關(guān)觸頭的銅基金屬陶瓷材料，屬于電工材料技術(shù)領(lǐng)域，為解決稀貴金屬的大量消耗、耐電弧燒蝕性不好、硬度低、抗熔焊性差、機械強度低的問題而設(shè)計，該銅基金屬陶瓷材料的構(gòu)成成分、配比是金剛石微粉0.01－1.0、鎘0.5－2.0、氮化硼0.05－0.5、釩0.1－4.0、鈮0.2－3.0、鉬0.2－3.0、鉻0.2－1.0、銅余量，難熔金屬釩、鈮、鉬、鉻總含量(10％；制作工藝將上述材料在混粉機中混合1－1.2小時，用鋼質(zhì)模具、壓強為3－5KPa壓制成坯料，在燒結(jié)溫度為800－1000℃的保護氣氛中進行燒結(jié)，為提高材料密度，在壓強為10－15KPa的條件下進行復(fù)壓，最后在溫度為400－600℃的條件下退火以消除應(yīng)力和優(yōu)化組織，本發(fā)明具有抗燒蝕性、抗熔焊性、提高界面結(jié)合力、簡化工藝、降低成本的有益效果。
文檔編號C22C1/05GK1408888SQ02132898
公開日2003年4月9日 申請日期2002年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月7日
發(fā)明者司玉貴 申請人:司玉貴