碳鋁鈦基電觸頭材料及其制備方法和用途
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種碳鋁鈦基電觸頭材料及其制備方法，屬于材料領(lǐng)域。該電觸頭材料由下述重量配比的組分制備而成：Ti3AlC280～99份，粘結(jié)劑1～20份；所述粘結(jié)劑為Co、Al、Al-Co合金、Cu-Al合金、Co-Cu合金中的至少一種。該電觸頭材料是將Ti3AlC2和粘結(jié)劑于10～20MPa壓力下壓制成型，然后在真空條件下于700～1500℃保溫3～6小時(shí)得到。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，材料中碳鋁鈦與金屬結(jié)合強(qiáng)度高，接觸電阻低，抗熔焊性能好，抗電弧腐蝕能力強(qiáng)，適合大規(guī)模的推廣應(yīng)用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】碳鋁鈦基電觸頭材料及其制備方法和用途
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，具體涉及一種碳鋁鈦基電觸頭材料及其制備方法和用途?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]目前，電接觸材料大致可以分為以下幾類(lèi):銅基觸頭材料、貴金屬基觸頭材料、鎢基觸頭材料等。其中應(yīng)用最為廣泛且最具代表性的就是Cu-W合金以及Ag基電接觸材料兩大類(lèi)。對(duì)于這兩類(lèi)觸頭材料而言，其中的貴金屬元素如Cu、Ag、W等所占的材料重量比大，因此價(jià)格昂貴，且這些金屬的資源儲(chǔ)量有限，影響和限制了其推廣應(yīng)用及進(jìn)一步大規(guī)模開(kāi)發(fā)應(yīng)用。另外，現(xiàn)有的觸頭材料所含有的金屬比例過(guò)大，導(dǎo)致硬度不高、耐磨性差。
[0003]因此，開(kāi)發(fā)一種稀貴金屬含量低、導(dǎo)電性能良好、資源豐富、耐磨性好、成本低廉的電接觸材料成為一種趨勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種新的電接觸材料及其制備方法和用途。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:碳鋁鈦基電觸頭材料，由下述重量配比的組分制備而成=Ti3AlC2 (碳鋁鈦)80~99份，粘結(jié)劑I~20份；其中，所述粘結(jié)劑為熔點(diǎn)低于Ti3A lC2 (碳招鈦)的金屬和/或合金。
[0006]其中，所述粘結(jié)劑為Co、Al、Al-Co合金、Cu-Al合金、Co-Cu合金中的至少一種。
[0007]其中，上述碳鋁鈦基電觸頭材料，由下述重量配比的組分制備而成=Ti3AlC2SO~90份，粘結(jié)劑10~20份。
[0008]其中，Ti3AlC2和粘結(jié)劑的粒度為300~400目。
[0009]本發(fā)明還提供碳鋁鈦基電觸頭材料的制備方法，將Ti3AlC2和粘結(jié)劑混勻后于10~20MPa壓力下壓制成型，然后在真空條件下于700~1500°C保溫3~6小時(shí)，即得碳鋁鈦基電觸頭材料。
[0010]其中，所述真空條件為4X 10_3~5 X IO-3Pa的絕對(duì)壓強(qiáng)。
[0011]本發(fā)明還提供碳鋁鈦基電觸頭材料在制備電觸頭中的用途。
[0012]本發(fā)明還提供碳鋁鈦基電觸頭材料制備的電觸頭。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明選擇的金屬或合金I)導(dǎo)電性能良好；鈷、銅及鋁的導(dǎo)電性能優(yōu)異，可以大大降低電接觸材料的接觸電阻。2)與碳鋁鈦顆粒潤(rùn)濕性良好；碳鋁鈦顆粒與銅的潤(rùn)濕性能很差，容易形成孔隙，降低電接觸材料的各項(xiàng)性能指標(biāo)，加入鋁或鈷后，可與銅形成少量的中間合金，可很大程度的改善銅與碳鋁鈦的潤(rùn)濕性，減少燒結(jié)過(guò)程中的氣孔率，增加致密度。3)加銅、鋁主要是起粘結(jié)劑的作用，將碳鋁鈦顆粒之間通過(guò)粘結(jié)劑固結(jié)在一起，增加致密度。
[0014]本發(fā)明鈦鋁碳基電觸頭材料與普通的Cu-W等傳統(tǒng)電接觸材料相比，采用導(dǎo)電性、耐磨性良好的碳鋁鈦與金屬或合金混合燒制成金屬陶瓷，該材料中碳鋁鈦與金屬結(jié)合強(qiáng)度高，接觸電阻低，抗熔焊性能好，抗電弧腐蝕能力強(qiáng)。同時(shí)，材料的制備工藝簡(jiǎn)單可行，成本低廉，設(shè)備簡(jiǎn)單，適合工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本發(fā)明碳鋁鈦基電觸頭材料，由下述重量配比的組分制備而成:Ti3AlC2(碳鋁鈦)80~99份，粘結(jié)劑I~20份；其中，所述粘結(jié)劑為熔點(diǎn)低于Ti3AlC2 (碳鋁鈦)的金屬和/或合金。
[0016]其中，粘結(jié)劑為熔點(diǎn)低于Ti3AlC2 (碳鋁鈦)的金屬和/或合金，可以為為Cu、Al、Sn、Co、Al-Co 合金、Cu-Al 合金、Co-Cu 合金、Cu-Sn 合金、Al-Sn 合金、Cu-Al-Sn 合金、Cu-Al-Co合金中的至少一種。所述粘結(jié)劑優(yōu)選為Co、Al、Al-Co合金、Cu-Al合金、Co-Cu合金中的至少一種；優(yōu)點(diǎn)為:1)導(dǎo)電性能良好。鈷、銅及鋁的導(dǎo)電性能優(yōu)異，可以大大降低電接觸材料的接觸電阻。2)與碳鋁鈦顆粒潤(rùn)濕性良好。碳化鈦顆粒與銅的潤(rùn)濕性能很差，容易形成孔隙，降低電接觸材料的各項(xiàng)性能指標(biāo)，加入鋁或鈷后，可與銅形成少量的中間合金，可很大程度的改善銅與碳鋁鈦的潤(rùn)濕性，減少燒結(jié)過(guò)程中的氣孔率，增加致密度。3)加銅、鋁主要是起粘結(jié)劑的作用，將碳鋁鈦顆粒之間通過(guò)粘結(jié)劑固結(jié)在一起，增加致密度。
[0017]其中，上述碳鋁鈦基電觸頭材料，優(yōu)選由下述重量配比的組分制備而成:Ti3AlC280~90份，粘結(jié)劑10~20份。增加粘結(jié)劑的用量使材料各相潤(rùn)濕性增大，實(shí)現(xiàn)緊密結(jié)合，增大致密度； 同時(shí)可以有效提高材料韌性。
[0018]其中，Ti3AlC2和粘結(jié)劑的粒度優(yōu)選為300~400目。原料如粒度過(guò)大，則顆粒表面活性較差，不利于燒結(jié)過(guò)程，需要延長(zhǎng)燒結(jié)時(shí)間，增加成本；如粒度過(guò)小，則會(huì)在壓制過(guò)程中導(dǎo)致氣孔率增大，不利于材料的致密化。
[0019]本發(fā)明還提供碳鋁鈦基電觸頭材料的制備方法，將Ti3AlC2和粘結(jié)劑混勻后于10~20MPa壓力下壓制成型，然后在真空條件下于700~1500°C保溫3~6小時(shí)，即得碳鋁鈦基電觸頭材料。
[0020]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，在工業(yè)生產(chǎn)中以及本發(fā)明所述的真空條件下并不是完全的真空，也有一定的壓強(qiáng)，只是壓強(qiáng)較小。本發(fā)明所述真空條件優(yōu)選為4X10—3~5 X KT3Pa的絕對(duì)壓強(qiáng)。
[0021 ] 本發(fā)明還提供碳鋁鈦基電觸頭材料在制備電觸頭中的用途。
[0022]本發(fā)明還提供碳招欽基電觸頭材料制備的電觸頭。
[0023]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步的描述，并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。
[0024]實(shí)施例1本發(fā)明碳鋁鈦基電觸頭材料的制備
[0025]將Sg碳鋁鈦粉(粒度300目)與2gCo粉混勻，然后在15MPa的壓力下壓制成型，取出壓塊放進(jìn)真空燒結(jié)爐中燒結(jié)，真空條件為4.5*10_3pa絕對(duì)壓強(qiáng)，燒結(jié)溫度為1200°C，保溫5小時(shí)，得到碳鋁鈦基電觸頭材料。測(cè)得所得碳鋁鈦基電觸頭材料制備的性能，結(jié)果如表I所示。
[0026]實(shí)施例2本發(fā)明碳鋁鈦基電觸頭材料制備
[0027]將Sg碳鋁鈦粉(粒度300目)與2gAl粉混勻，然后在15MPa的壓力下壓制成型，取出壓塊放進(jìn)真空燒結(jié)爐中燒結(jié)，真空條件為5*10_3pa絕對(duì)壓強(qiáng)燒結(jié)溫度為1000°C，保溫3小時(shí)，得到碳鋁鈦基電觸頭材料。測(cè)得所得碳鋁鈦基電觸頭材料制備的性能，結(jié)果如表1所/Jn ο
[0028]實(shí)施例3本發(fā)明碳鋁鈦基電觸頭材料的制備
[0029]將8.5g碳鋁鈦粉(粒度400目)與1.5gCu_Al (其中Al含量占Cu-Al合金的30wt% )合金粉混勻，然后在20MPa的壓力下壓制成型，取出壓塊放進(jìn)真空燒結(jié)爐中燒結(jié)，真空條件為4.8*10_3pa絕對(duì)壓強(qiáng)燒結(jié)溫度為1000°C，保溫5h，得到碳鋁鈦基電接觸材料。測(cè)得所得碳鋁鈦基點(diǎn)接觸材料制備的性能，結(jié)果如表1所示。
[0030]實(shí)施例4本發(fā)明碳鋁鈦基電觸頭材料的制備
[0031 ] 將8g碳鋁鈦粉(粒度400目)與2gCu_Co (其中Cu含量占Cu-Co合金的20wt % )合金粉混勻，然后在20MPa的壓力下壓制成型，取出壓塊放進(jìn)真空燒結(jié)爐中燒結(jié)，真空條件為4.7*10_3pa絕對(duì)壓強(qiáng)燒結(jié)溫度為1200°C，保溫4h，得到碳鋁鈦基電接觸材料。測(cè)得所得碳鋁鈦基點(diǎn)接觸材料制備的性能，結(jié)果如表1所示。
[0032]實(shí)施例5本發(fā)明碳鋁鈦基電觸頭材料的制備
[0033]將8.2g碳鋁鈦粉(粒度400目)與1.8gCu_Co (其中Co含量占Co-Al合金的40wt% )合金粉混勻，然后在20MPa的壓力下壓制成型，取出壓塊放進(jìn)真空燒結(jié)爐中燒結(jié)，真空條件為4.5*10_3pa絕對(duì)壓強(qiáng)，燒結(jié)溫度為1000°C，保溫4h，得到碳鋁鈦基電接觸材料。測(cè)得所得碳鋁鈦基點(diǎn)接觸材料制備的性能，結(jié)果如表1所示。
[0034]表1本發(fā)明碳鋁鈦基電觸頭材料性能測(cè)定結(jié)果。
【權(quán)利要求】
1.碳鋁鈦基電觸頭材料，其特征在于由下述重量配比的組分制備而成=Ti3AlC2SO~99份，粘結(jié)劑I~20份；其中，所述粘結(jié)劑為熔點(diǎn)低于Ti3AlC2的金屬和/或合金。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳鋁鈦基電觸頭材料，其特征在于:所述粘結(jié)劑為Co、Al、Al-Co合金、Cu-Al合金、Co-Cu合金中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳鋁鈦基電觸頭材料，其特征在于由下述重量配比的組分制備而成:Ti3AlC280~90份，粘結(jié)劑10~20份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的碳鋁鈦基電觸頭材料，其特征在于=Ti3AlC2和粘結(jié)劑的粒度為300~400目。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的碳鋁鈦基電觸頭材料的制備方法，其特征在于:將Ti3AlC2和粘結(jié)劑混勻后于10~20MPa壓力下壓制成型，然后在真空條件下于700~1500°C保溫3~6小時(shí)，即得碳鋁鈦基電觸頭材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳鋁鈦基電觸頭材料的制備方法，其特征在于:所述真空條件為4X 10-3~5 X KT3Pa的絕對(duì)壓強(qiáng)。
7.權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的碳鋁鈦基電觸頭材料在制備電觸頭中的用途。
8.由權(quán)利要求1~4 中任一項(xiàng)所述的碳鋁鈦基電觸頭材料制備的電觸頭。
【文檔編號(hào)】C22C29/06GK103938048SQ201410191048
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月7日
【發(fā)明者】張雪峰, 龐立娟, 鄧剛, 方民憲, 李會(huì)容, 楊洋, 李中林 申請(qǐng)人:攀枝花學(xué)院