一種具有自吹弧特性的軟磁電觸頭材料的制備方法及其產(chǎn)品的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了具有自吹弧特性的軟磁電觸頭材料的制備方法及其產(chǎn)品。該種觸頭材料自身是一種復(fù)合材料，能夠在觸頭分?jǐn)鄷r(shí)利用短路電流自身產(chǎn)生電磁力，來(lái)增強(qiáng)斷路器滅弧系統(tǒng)的熄弧能力，達(dá)到加速電弧移動(dòng)，減小觸頭燒損，提高短路開(kāi)斷容量的目的。這種觸頭材料的一個(gè)重要特征是，其可以被制作成各種規(guī)格、各種形狀，方便應(yīng)用于各型帶有滅弧機(jī)構(gòu)的交流斷路器中。該觸頭材料制作方法簡(jiǎn)單，可通過(guò)模壓法將軟磁性粉體與現(xiàn)有觸頭材料原料粉體混合壓制而成、可通過(guò)模壓法將軟磁性粉體與現(xiàn)有觸頭材料原料兩層粉體復(fù)合壓制而成、可通過(guò)熱軋法將軟磁性帶材與現(xiàn)有觸頭材料帶材復(fù)合而成，還可將軟磁性粉體與現(xiàn)有觸頭材料原料粉體混合擠壓再熱軋復(fù)銀而成。
【專利說(shuō)明】ー種具有自吹弧特性的軟磁電觸頭材料的制備方法及其產(chǎn)
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叩
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及ー種電觸頭材料，具體是指ー種具有自吹弧特性的軟磁電觸頭材料及其制備方法，該觸頭主要應(yīng)用于帶有滅弧機(jī)構(gòu)的交流斷路器。
【背景技術(shù)】
[0002]交流斷路器經(jīng)過(guò)短路電流時(shí)，觸頭分?jǐn)?，?dòng)靜觸頭間產(chǎn)生電弧，電弧從觸點(diǎn)斷開(kāi)處通過(guò)電弧引導(dǎo)軌進(jìn)入滅弧室。在滅弧室中，滅弧柵板將電弧分割為若干小段，降低弧柱溫度，提聞電弧電壓，使電弧迅速媳滅。
[0003]如果電弧熄滅不及時(shí)，將會(huì)對(duì)電器造成嚴(yán)重的損壞。如何更迅速的熄滅電弧一直是電器領(lǐng)域最重要的課題。人們提出了多種措施以加速電弧進(jìn)入滅弧裝置，其中磁吹弧是最常用的方法之一。例如，在交流斷路器中設(shè)置鐵磁性吹弧裝置，借助鐵磁性板件產(chǎn)生吹弧磁場(chǎng)，通過(guò)磁場(chǎng)與電弧的相互作用來(lái)加速其向滅弧裝置的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電弧的快速熄滅。然而這種方式需要在交流斷路器中有限的空間內(nèi)額外設(shè)置鐵磁性吹弧裝置，機(jī)構(gòu)設(shè)置不靈活，甚至需要對(duì)斷路器結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，而提供一種制備具有自吹弧特性的軟磁電觸頭材料的制備方法，其制得的軟磁電觸頭材料，適用于現(xiàn)行各類交流斷路器，在大大增強(qiáng)磁吹效果的同時(shí)，避免了斷路器結(jié)構(gòu)的重新設(shè)計(jì)，提高了交流斷路器分?jǐn)嗄芰Α?br> [0005]本發(fā)明的另ー個(gè)目的是提供ー種上述制備方法所獲得的產(chǎn)品。
[0006]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一個(gè)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是采用以下エ序:
(1)將軟磁性粉體與觸頭材料原料粉進(jìn)行混合，在氫氣氣氛中進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，團(tuán)化制粒，然后將團(tuán)結(jié)的粉塊破碎成-15目的混合粉體；所述的軟磁性粉體為ー種軟磁性粉體或多種軟磁性粉體的混合粉體；
(2)采用粉末冶金模壓エ藝，按照電觸頭材料的產(chǎn)品的尺寸及外形，將步驟(I)制得的混合粉體初壓成孔隙率為7(T85%的電觸頭材料與純銀焊接層的復(fù)合材料；然后在氫氣氣氛中進(jìn)行高溫壓坯燒結(jié)，再對(duì)燒結(jié)后的壓坯進(jìn)行復(fù)壓處理，得到軟磁電觸頭材料成品。
[0007]或者是采用以下エ序:將軟磁性粉體與觸頭材料粉體，初壓成孔隙率為7(T85%的復(fù)合材料，該復(fù)合材料中包括有觸頭材料層和軟磁性材料層，其中觸頭材料層為觸頭エ作層，軟磁性材料層為焊接層，然后，在氫氣氣氛中進(jìn)行高溫壓坯燒結(jié)，然后再對(duì)燒結(jié)后壓坯進(jìn)行復(fù)壓處理，得到軟磁電觸頭材料成品，所述的軟磁性粉體為ー種軟磁性粉體或多種軟磁性粉體的混合粉體。
[0008]或者是采用以下エ序:將軟磁性粉體與銀基觸頭材料進(jìn)行混合，然后等靜壓成錠，獲得混合壓錠，然后在氫氣氣氛下，將混合壓錠高溫?zé)Y(jié)，然后擠壓成帶材或板材，然后再采用熱軋復(fù)銀エ藝制備成帶有銀層的帶材或板材，然后按照給定尺寸及外形，沖制成軟磁電觸頭材料成品，所述的軟磁性粉體為ー種軟磁性粉體或多種軟磁性粉體的混合粉體。
[0009]或者是采用以下エ序:將軟磁性粉體等靜壓成錠，然后在氫氣氣氛下，將壓錠高溫?zé)Y(jié)，然后擠壓成軟磁性帶材或板材，將軟磁性帶材或板材與銀基觸頭材料帶材或板材進(jìn)行熱軋復(fù)合，然后按照給定尺寸及外形，沖制成軟磁電觸頭材料成品，所述的軟磁性粉體為ー種軟磁性粉體或多種軟磁性粉體的混合粉體。
[0010]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第二個(gè)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:包括有電觸頭材料本體，所述的電觸頭材料本體內(nèi)離散分布有軟磁性粉體。
[0011]或者是該軟磁電觸頭材料中包括有觸頭材料層和復(fù)合設(shè)置于觸頭材料層下方的軟磁性材料層，其中觸頭材料層為觸頭工作層，軟磁性材料層為焊接層。
[0012]或者是包括有銀基電觸頭材料本體,該銀基電觸頭材料本體的一面上復(fù)合有純銀層，該純銀層作為觸頭焊接層，所述的電觸頭材料本體內(nèi)離散分布有軟磁性粉體。
[0013]或者是該軟磁電觸頭材料中包括銀基觸頭材料層和復(fù)合設(shè)置于銀基觸頭材料層下方的軟磁性材料層，其中銀基觸頭材料層為觸頭工作層，軟磁性材料層為焊接層。
[0014]本發(fā)明通過(guò)向傳統(tǒng)觸頭材料中添加軟磁性粉體，或在傳統(tǒng)觸頭材料下方復(fù)合一層軟磁性材料的方式，使得生產(chǎn)出的復(fù)合觸頭除了具有傳統(tǒng)觸頭的導(dǎo)電、抗熔焊及耐燒損等特性之外，還具有軟磁特性。
[0015]這種復(fù)合觸頭材料可以在觸頭分?jǐn)鄷r(shí)，利用電流自身產(chǎn)生的電磁力，形成某種吹弧磁場(chǎng)，使電弧加速離開(kāi)觸頭表面，進(jìn)入滅弧系統(tǒng)，從而加速電弧的熄滅，減小電弧對(duì)觸頭的燒損。本發(fā)明觸頭材料這種增強(qiáng)磁吹作用的特性是通過(guò)以下機(jī)制實(shí)現(xiàn)的:
在電路中出現(xiàn)短路電流時(shí)，動(dòng)靜觸頭在機(jī)構(gòu)的作用下分開(kāi)，觸頭之間產(chǎn)生電弧。交流斷路器通常配有滅弧機(jī)構(gòu)。電弧產(chǎn)生后，電弧電流在周圍空間產(chǎn)生磁通，將滅弧機(jī)構(gòu)中的柵片磁化。此時(shí)電弧周圍空間的磁通路徑產(chǎn)生變化,被磁化的柵片產(chǎn)生一種將電弧拉入滅弧室的吸引力，電弧進(jìn)入柵片后，電阻増大，電弧電壓上升并逐漸熄滅。
[0016]軟磁性材料處于外界磁場(chǎng)中時(shí)，材料周圍將發(fā)生磁力線的聚集，表現(xiàn)為材料附近磁場(chǎng)的極大增強(qiáng)。電弧產(chǎn)生后，滅弧柵片被磁化，吸引電弧電流，而柵片磁場(chǎng)在具有軟磁特性的觸頭材料附近將得到增強(qiáng)，電弧在增強(qiáng)的磁場(chǎng)作用下，將加速向滅弧柵片運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而減少對(duì)觸頭材料的燒損。
[0017]由于軟磁材料對(duì)磁場(chǎng)的增強(qiáng)效應(yīng)隨著距離的增加而迅速減弱，所以相較于在進(jìn)線元件下端或側(cè)端附加軟磁材料，直接使用具有軟磁特性的觸頭材料，對(duì)于吹弧磁場(chǎng)將產(chǎn)生更大的增強(qiáng)作用，將獲得更好的吹弧效果。
[0018]本發(fā)明的電觸頭材料可以方便的制作成各種規(guī)格，適用于現(xiàn)行各類交流斷路器，在大大增強(qiáng)磁吹效果的同時(shí)，避免了斷路器結(jié)構(gòu)的重新設(shè)計(jì)，為現(xiàn)有交流斷路器分?jǐn)嗄芰Φ奶岣咛峁┝烁?jiǎn)便有效的途徑。
[0019]上述軟磁性粉體，既可以是單ー材料粉體(如純鐵)，也可以是多種軟磁粉體的混合粉體，這些軟磁性粉體的選擇使其自身具有較低的電阻率，能夠保障本發(fā)明觸頭材料具有較高的電導(dǎo)率，在大電流經(jīng)過(guò)時(shí)能夠較好地控制觸頭溫升。
[0020]本發(fā)明所涉及材料的ー個(gè)重要特點(diǎn)是，相較于其它磁吹弧方式，本發(fā)明觸頭材料自身帶有軟磁特性，使得斷路器中的軟磁性物體距離電弧更近，吹弧效應(yīng)更加明顯；本材料的另ー個(gè)重要特點(diǎn)是，觸頭材料可以根據(jù)電器要求做成各種規(guī)格，應(yīng)用于各種型號(hào)的交流斷路器而無(wú)需將斷路器結(jié)構(gòu)重新設(shè)計(jì)，這大大方便了此種觸頭材料的使用。
[0021 ] 下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)ー步介紹。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的軟磁電觸頭材料剖面示意圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例2制備的軟磁電觸頭材料剖面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體的描述，只用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)ー步說(shuō)明，不能理解為對(duì)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(duì)本發(fā)明作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。
[0024]實(shí)施例1
首先將鐵粉與AgWCC粉按5:95比例混合均勻；在氫氣氣氛中，對(duì)混合粉在450°C，0.5小時(shí)進(jìn)行燒結(jié)團(tuán)化制粒，然后將團(tuán)結(jié)的粉塊破碎成-15目的粉體；初壓成孔隙率為80%的電觸頭材料與純銀焊接層的復(fù)合材料；在氫氣氣氛中，于馬弗爐中進(jìn)行800°C，2小時(shí)壓坯燒結(jié)；采用8t/cm2的壓カ對(duì)燒結(jié)后壓坯進(jìn)行復(fù)壓處理，經(jīng)后處理得到成品。如圖1所示，該軟磁電觸頭材料包括有電觸頭材料本體I，所述的電觸頭材料本體I內(nèi)彌散分布有軟磁性粉體2。
[0025]實(shí)施例2
首先將鐵粉、鎳粉、鈷粉按94:1:5比例混合均勻；在氫氣氣氛中，對(duì)混合粉在780°C，
0.5小時(shí)進(jìn)行燒結(jié)團(tuán)化制粒，然后將團(tuán)結(jié)的粉塊破碎成-25目的粉體；Fe-N1-Co混合粉與AgC5粉按成品厚度1:1初壓成孔隙率為80%的電觸頭材料，其中，F(xiàn)e-N1-Co為焊接層材料；在氫氣氣氛中，于馬弗爐中進(jìn)行750°C，2.5小時(shí)壓坯燒結(jié)；采用lOt/cm2的壓カ對(duì)燒結(jié)后壓坯進(jìn)行復(fù)壓處理后經(jīng)后處理得到成品。如圖2所示，該軟磁電觸頭材料中包括有觸頭材料層I和復(fù)合設(shè)置于觸頭材料層下方的軟磁性材料層2，其中觸頭材料層為觸頭工作層，軟磁性材料層為焊接層。
[0026]實(shí)施例3
首先將鐵粉、鈷粉、銀氧化鉻粉按5:1:94比例混合均勻；采用SOMPa壓カ等靜壓成AgCdO-Fe-Co錠子，在氫氣氣氛中，對(duì)錠子進(jìn)行700°C，I小時(shí)燒結(jié)，然后將AgCdO-Fe-Co錠子擠壓成板材；銀氧化鉻-鉄-鈷板材采用熱軋復(fù)銀エ藝制備成帶有銀層的AgCdO-Fe-Co/Ag板材，后經(jīng)冷軋、沖裁、后處理得到成品。
[0027]實(shí)施例4
制作AgSn02/FeNil2 7.5X7.5 X 2mm電觸頭。首先將鐵粉與鎳粉按88:12比例混合均勻；采用130MPa壓カ等靜壓成鐵鎳錠子，在氫氣氣氛中，對(duì)鐵鎳錠子進(jìn)行820°C，2.5小時(shí)燒結(jié)，然后將鐵鎳錠子擠壓成板材；與AgSn02帶材熱軋復(fù)合成AgSn02/FeNil2帶材，后經(jīng)冷軋至2mm厚度，再?zèng)_裁成7.5 X 7.5 X 2mm觸頭片，經(jīng)后處理得到成品。
【權(quán)利要求】
1.ー種具有自吹弧特性的軟磁電觸頭材料的制備方法，其特征在于:包括以下エ序: (1)將軟磁性粉體與觸頭材料原料粉進(jìn)行混合，在氫氣氣氛中進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，團(tuán)化制粒，然后將團(tuán)結(jié)的粉塊破碎成-15目的混合粉體；所述的軟磁性粉體為ー種軟磁性粉體或多種軟磁性粉體的混合粉體； (2)采用粉末冶金模壓エ藝，按照電觸頭材料的產(chǎn)品的尺寸及外形，將步驟(I)制得的混合粉體初壓成孔隙率為7(T85%的電觸頭材料與純銀焊接層的復(fù)合材料；然后在氫氣氣氛中進(jìn)行高溫壓坯燒結(jié)，再對(duì)燒結(jié)后的壓坯進(jìn)行復(fù)壓處理，得到軟磁電觸頭材料成品。
2.一種如權(quán)利要求1所述制備方法所制備的具有自吹弧特性的軟磁電觸頭材料，其特征在于:包括有電觸頭材料本體，所述的電觸頭材料本體內(nèi)離散分布有軟磁性粉體。
3.ー種具有自吹弧特性的軟磁電觸頭材料的制備方法，其特征在于:包括以下エ序: 將軟磁性粉體與觸頭材料粉體，初壓成孔隙率為7(T85%的復(fù)合材料，該復(fù)合材料中包括有觸頭材料層和軟磁性材料層，其中觸頭材料層為觸頭工作層，軟磁性材料層為焊接層，然后，在氫氣氣氛中進(jìn)行高溫壓坯燒結(jié)，然后再對(duì)燒結(jié)后壓坯進(jìn)行復(fù)壓處理，得到軟磁電觸頭材料成品，所述的軟磁性粉體為ー種軟磁性粉體或多種軟磁性粉體的混合粉體。
4.一種如權(quán)利要求3所述的制備方法所制備的具有自吹弧特性的軟磁電觸頭材料，其特征在干:該軟磁電觸頭材料中包括有觸頭材料層和復(fù)合設(shè)置于觸頭材料層下方的軟磁性材料層，其中觸頭材料層為觸頭工作層，軟磁性材料層為焊接層。
5.ー種具有自吹弧特性的軟磁電觸頭材料的制備方法，其特征在于:包括以下エ序: 將軟磁性粉體與銀基觸頭材料進(jìn)行混合，然后等靜壓成錠，獲得混合壓錠，然后在氫氣氣氛下，將混合壓錠高溫?zé)Y(jié)，然后擠壓成帶材或板材，然后再采用熱軋復(fù)銀エ藝制備成帶有銀層的帶材或板材，然后按照給定尺寸及外形，沖制成軟磁電觸頭材料成品，所述的軟磁性粉體為ー種軟磁性粉體或多種軟磁性粉體的混合粉體。
6.一種如權(quán)利要求5所述的制備方法所制備的具有自吹弧特性的軟磁電觸頭材料，其特征在于:包括有銀基電觸頭材料本體，該銀基電觸頭材料本體的一面上復(fù)合有純銀層，所述的電觸頭材料本體內(nèi)離散分布有軟磁性粉體。
7.ー種具有自吹弧特性的軟磁電觸頭材料的制備方法，其特征在于:包括以下エ序: 將軟磁性粉體等靜壓成錠，然后在氫氣氣氛下，將壓錠高溫?zé)Y(jié)，然后擠壓成軟磁性帶材或板材，將軟磁性帶材或板材與銀基觸頭材料帶材或板材進(jìn)行熱軋復(fù)合，然后按照給定尺寸及外形，沖制成軟磁電觸頭材料成品，所述的軟磁性粉體為ー種軟磁性粉體或多種軟磁性粉體的混合粉體。
8.—種如權(quán)利要求7所述的制備方法所制備的具有自吹弧特性的軟磁電觸頭材料，其特征在干:該軟磁電觸頭材料中包括銀基觸頭材料層和復(fù)合設(shè)置于銀基觸頭材料層ー側(cè)的軟磁性材料層，其中銀基觸頭材料層為觸頭工作層，軟磁性材料層為焊接層。
【文檔編號(hào)】B22F3/16GK103551575SQ201310533645
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月31日
【發(fā)明者】宋振陽(yáng), 張秀芳, 翁桅, 柏小平, 林萬(wàn)煥 申請(qǐng)人:福達(dá)合金材料股份有限公司