一種電觸頭的制作方法
【專利摘要】一種電觸頭的制作方法,采用高分子聚合物溶于有機(jī)溶劑制備的液態(tài)材料作為造孔劑,通過該造孔劑消除閉孔,通過消除閉孔,同時(shí)引入均勻聯(lián)通的孔隙網(wǎng)絡(luò)來(lái)提升骨架熔滲性能,為導(dǎo)電金屬液體的流動(dòng)創(chuàng)造更通暢的通道,使其更充分的滲透骨架,以獲得組織更均勻致密,結(jié)合更牢固的熔滲電觸頭產(chǎn)品。上述消除骨架中閉孔,形成均勻聯(lián)通的孔隙網(wǎng)絡(luò),是通過在粉體制作過程中引入液態(tài)造孔劑,待骨架成型之后將其脫除的方式達(dá)到的??赏ㄟ^調(diào)節(jié)造孔劑加入量及加入方式,來(lái)調(diào)制骨架中孔隙的形態(tài),以適應(yīng)不同熔滲體系的需要。本方法所用造孔劑是一種液態(tài)材料,可在特定溫度下完全氣化脫除,不會(huì)在骨架中形成液態(tài)或固態(tài)的殘余,以保障骨架具有良好的熔滲性。
【專利說(shuō)明】—種電觸頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電觸頭的制造工藝,尤其是一種電觸頭的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)階段低壓電器領(lǐng)域使用的觸頭材料通常為導(dǎo)電金屬(如Ag、Cu等)與增強(qiáng)相顆粒(如W、WC、Mo等)復(fù)合而成的假合金。其中以AgW、AgWC、CuW、CuWC及CuMo為代表的觸頭材料,采用粉末冶金熔滲工藝生產(chǎn),因其耐燒損能力強(qiáng)等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于各型低壓斷路器及接觸器。
[0003]該種觸頭材料的耐電弧燒損性能主要由其組織內(nèi)部W或WC等增強(qiáng)相主導(dǎo):增強(qiáng)相的加入在材料基體中引入顆粒增強(qiáng)效應(yīng),使得觸頭材料基體結(jié)合強(qiáng)度上升,不易被電弧擊碎;同時(shí),由于增強(qiáng)相顆粒采用難熔金屬或其化合物,耐磨性好,熔點(diǎn)、沸點(diǎn)較高,大大提高了觸頭材料抵抗電弧燒損的能力。
[0004]試驗(yàn)表明:一方面,該種觸頭材料耐燒損性能與其組織內(nèi)部導(dǎo)電金屬與增強(qiáng)相顆粒的結(jié)合程度密切相關(guān)。另一方面,熔滲是該種材料生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),熔滲過程的優(yōu)劣直接影響材料內(nèi)部組織結(jié)合的強(qiáng)弱。因此,改善材料熔滲性,將顯著增強(qiáng)其內(nèi)部組織結(jié)合,從而大幅提升其耐電弧燒損能力。
[0005]常規(guī)的熔滲工藝在混粉時(shí)通常不使用造孔劑或使用粉末狀固態(tài)造孔劑。由于固態(tài)粉末無(wú)法將骨架粉體相互隔離,所以骨架粉體顆粒在壓制時(shí)相互接觸嚙合,很容易將空氣封閉其中形成閉孔。熔滲過程中,這種閉孔與外界隔離,周圍沒有通道供導(dǎo)電金屬滲入,同時(shí)擴(kuò)散作用也無(wú)法在短暫的熔滲過程中將閉孔完全消除。最終閉孔保留在產(chǎn)品中成為缺陷,降低了產(chǎn)品組織結(jié)合強(qiáng)度。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供一種通過消除閉孔,同時(shí)引入均勻聯(lián)通的孔隙網(wǎng)絡(luò)來(lái)提升骨架熔滲性能,以獲得組織更均勻致密,結(jié)合更牢固的熔滲電觸頭產(chǎn)品的方法,本發(fā)明采用的技術(shù)解決方案是:
一種電觸頭的制作方法,包括以下步驟:
(O制備骨架粉:將誘導(dǎo)金屬粉體與難熔金屬或難熔金屬碳化物粉體混合,形成骨架粉;
(2)制備液態(tài)造孔劑:首先將有機(jī)溶劑置于水浴加熱攪拌器中,溫度為5(T80°C,并設(shè)置轉(zhuǎn)速為為10(T500rpm,然后連續(xù)緩慢加入高分子聚合物,持續(xù)5_60分鐘,保溫1_2小時(shí)后直至完全溶解;
(3)添加液態(tài)造孔劑:首先將骨架粉置于攪拌器中,再將0.1%-10%的液態(tài)造孔劑倒入攪拌器上方不銹鋼容器中,開啟攪拌器,速度設(shè)置為10-50rpm,然后放開容器下方龍頭,向攪拌器中勻速滴入液態(tài)造孔劑,流速為0.5?2L/min,攪拌5飛Omin,烘干脫除有機(jī)溶劑后過篩后得到粉體; (4)將上述粉體按圖紙要求壓制成骨架;
(5)燒結(jié):在還原氣氛下,將骨架置于燒結(jié)爐中燒結(jié),300-600°C燒結(jié)1-5小時(shí),使造孔劑徹底脫除,在骨架中形成均勻聯(lián)通的孔隙網(wǎng)絡(luò);
(6)熔滲:在燒結(jié)后的骨架下面附著導(dǎo)電金屬片,置于燒結(jié)爐中燒結(jié),1050-1150°C燒結(jié)
0.5-1小時(shí),使導(dǎo)電金屬滲入骨架;
(7)復(fù)壓、清洗:將熔滲過的骨架復(fù)壓,清洗,最終得所述的電觸頭。
[0007]所述的一種電觸頭的制作方法,所述的誘導(dǎo)金屬粉體為銀或銅。
[0008]所述的一種電觸頭的制作方法,:所述的難熔金屬或難熔金屬碳化物粉體為鎢、碳化鎢、鑰或碳化鑰。
[0009]所述的一種電觸頭的制作方法,所述的有機(jī)溶劑為異丙醇。
[0010]所述的一種電觸頭的制作方法,所述的高分子聚合物為聚丙烯酸酯。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供了一種電觸頭的制造方法,采用高分子聚合物溶于有機(jī)溶劑制備的液態(tài)材料作為造孔劑,通過該造孔劑消除閉孔,通過消除閉孔,同時(shí)引入均勻聯(lián)通的孔隙網(wǎng)絡(luò)來(lái)提升骨架熔滲性能,為導(dǎo)電金屬液體的流動(dòng)創(chuàng)造更通暢的通道,使其更充分的滲透骨架,以獲得組織更均勻致密,結(jié)合更牢固的熔滲電觸頭產(chǎn)品。上述消除骨架中閉孔,形成均勻聯(lián)通的孔隙網(wǎng)絡(luò),是通過在粉體制作過程中引入液態(tài)造孔劑,待骨架成型之后將其脫除的方式達(dá)到的??赏ㄟ^調(diào)節(jié)造孔劑加入量及加入方式,來(lái)調(diào)制骨架中孔隙的形態(tài)(粗細(xì),分布等),以適應(yīng)不同熔滲體系的需要。本方法所用造孔劑是一種液態(tài)材料,可在特定溫度下完全氣化脫除,不會(huì)在骨架中形成液態(tài)或固態(tài)的殘余,以保障骨架具有良好的熔滲性。
[0012]造孔劑的加入量主要影響孔隙的粗細(xì)。造孔劑加入量越多,骨架中孔隙越粗大,液態(tài)導(dǎo)電金屬的流動(dòng)通道更寬闊,更容易滲透組織。但造孔劑加入過多會(huì)導(dǎo)致組織內(nèi)導(dǎo)電金屬聚集過大,形成缺陷。故本發(fā)明所述方法中的造孔劑加入量,是通過多次實(shí)驗(yàn)得出的既能使液態(tài)導(dǎo)電金屬的流動(dòng)通道更寬闊,更容易滲透組織,又不會(huì)導(dǎo)致組織內(nèi)導(dǎo)電金屬聚集過大,形成缺陷的最佳用量。
[0013]造孔劑加入時(shí),攪拌速度越快、時(shí)間越久,造孔劑與粉體混合均勻程度越好,理想狀態(tài)下對(duì)產(chǎn)品性能提升越高。但造孔劑與粉體過度混合會(huì)降低粉體流動(dòng)性,增加壓制工藝復(fù)雜程度,同時(shí)也將增加骨架熔滲難度,延長(zhǎng)產(chǎn)品熔滲時(shí)間。上述情況將導(dǎo)致產(chǎn)品加工費(fèi)用上升,增加客戶采購(gòu)成本。故本發(fā)明所述方法,其造孔劑加入時(shí)的攪拌速度及攪拌時(shí)間,是通過多方便考慮得出的最佳的方案。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為發(fā)明電觸頭斷口掃描電鏡圖。
[0015]圖2為本發(fā)明工藝流程圖。
[0016]圖3為本發(fā)明工藝與常規(guī)熔滲工藝中孔隙的形成機(jī)制對(duì)比圖。
[0017]【具體實(shí)施方式】:
實(shí)施例一:
制備液態(tài)造孔劑:首先將異丙醇置于水浴加熱攪拌器中,溫度為50°C,并設(shè)置轉(zhuǎn)速為為10rpm,然后連續(xù)緩慢加入聚丙烯酸酯,持續(xù)5分鐘,保溫I小時(shí)后直至完全溶解; 制備AgW50電觸頭產(chǎn)品,:將Ag粉及W粉按照30:70的質(zhì)量比混合成骨架粉。將骨架粉置于攪拌器中,開啟攪拌器,速度設(shè)置為lOrpm,,然后放開容器下方龍頭,向攪拌器中勻速滴入3%wt液態(tài)造孔劑,流速為0.5L/min,攪拌5min,后過篩烘干。將烘干粉體按照?qǐng)D紙規(guī)格在專用模具內(nèi)壓制成骨架。將骨架排布在石墨板上,置入燒結(jié)爐,氫氣氣氛保護(hù)下,300°C燒結(jié)I小時(shí),脫除造孔劑,在骨架中形成均勻聯(lián)通的孔隙網(wǎng)絡(luò),將骨架冷卻后取出,再次排布在石墨板上,骨架下附特定重量Ag片,Ag片形狀與骨架焊接面形狀相近。將排好的骨架置入燒結(jié)爐,氫氣氣氛保護(hù)下,1050°C燒結(jié)0.5小時(shí)。將熔滲后的產(chǎn)品復(fù)壓、清洗、烘干,得到最終產(chǎn)品。
[0018]實(shí)施例二:
制備液態(tài)造孔劑:首先將異丙醇置于水浴加熱攪拌器中,溫度為70°C,并設(shè)置轉(zhuǎn)速為為300rpm,然后連續(xù)緩慢加入聚丙烯酸酯,持續(xù)30分鐘,保溫I小時(shí)后直至完全溶解;
制作AgWC40產(chǎn)品,將Ag粉及WC粉按照50:50的質(zhì)量比混合成骨架粉。將骨架粉置于攪拌器中,開啟攪拌器,速度設(shè)置為30rpm,然后放開容器下方龍頭,向攪拌器中勻速滴入5%wt液態(tài)造孔劑,流速為lL/min,攪拌30min,后過篩烘干。將烘干粉體按照?qǐng)D紙規(guī)格在專用模具內(nèi)壓制成骨架。將骨架排布在石墨板上,置入燒結(jié)爐,氫氣氣氛保護(hù)下,600°C燒結(jié)5小時(shí),脫除造孔劑。將骨架冷卻后取出,再次排布在石墨板上,骨架下附特定重量Ag片,Ag片形狀與骨架焊接面形狀相近。將排好的骨架置入燒結(jié)爐,氫氣氣氛保護(hù)下,1050°C燒結(jié)
0.5小時(shí)。將熔滲后的產(chǎn)品復(fù)壓、清洗、烘干,得到最終產(chǎn)品。
[0019]實(shí)施例三
制備液態(tài)造孔劑:首先將異丙醇置于水浴加熱攪拌器中,溫度為80°C,并設(shè)置轉(zhuǎn)速為為400rpm,然后連續(xù)緩慢加入聚丙烯酸酯,持續(xù)0.5小時(shí),保溫2小時(shí)后直至完全溶解;制作CuW95產(chǎn)品,將Cu粉及W粉按照15:85的質(zhì)量比混合成骨架粉。將骨架粉置于攪拌器中,開啟攪拌器,速度設(shè)置為50rpm,然后放開容器下方龍頭,向攪拌器中勻速滴入
0.l%wt液態(tài)造孔劑,流速為2L/min,攪拌50min,后過篩烘干。將烘干粉體按照?qǐng)D紙規(guī)格在專用模具內(nèi)壓制成骨架。將骨架排布在石墨板上,置入燒結(jié)爐,氫氣氣氛保護(hù)下,500°C燒結(jié)2小時(shí),脫除造孔劑。將骨架冷卻后取出,再次排布在石墨板上,骨架下附特定重量Cu片,Cu片形狀與骨架焊接面形狀相近。將排好的骨架置入燒結(jié)爐,氫氣氣氛保護(hù)下,U50°C燒結(jié)I小時(shí)。將熔滲后的產(chǎn)品復(fù)壓、清洗、烘干,得到最終產(chǎn)品。
[0020]實(shí)施例四
制備液態(tài)造孔劑:首先將異丙醇置于水浴加熱攪拌器中,溫度為70°C,并設(shè)置轉(zhuǎn)速為為500rpm,然后連續(xù)緩慢加入聚丙烯酸酯,持續(xù)I小時(shí),保溫2小時(shí)后直至完全溶解;
制作Agff75產(chǎn)品,將Ag粉及WC粉按照15:85的質(zhì)量比混合成骨架粉。將骨架粉置于攪拌器中,開啟攪拌器,速度設(shè)置為50rpm,然后放開容器下方龍頭,向攪拌器中勻速滴入10%%wt液態(tài)造孔劑,流速為2L/min,攪拌50min,后過篩烘干。將烘干粉體按照?qǐng)D紙規(guī)格在專用模具內(nèi)壓制成骨架。將骨架排布在石墨板上,置入燒結(jié)爐,氫氣氣氛保護(hù)下,500°C燒結(jié)2小時(shí),脫除造孔劑。將骨架冷卻后取出,再次排布在石墨板上,骨架下附特定重量Ag片,Ag片形狀與骨架焊接面形狀相近。將排好的骨架置入燒結(jié)爐,氫氣氣氛保護(hù)下,1150°C燒結(jié)I小時(shí)。將熔滲后的產(chǎn)品復(fù)壓、清洗、烘干,得到最終產(chǎn)品。
[0021]本發(fā)明所述方法主要通過改善產(chǎn)品骨架熔滲性,減少組織內(nèi)部閉孔等缺陷,從而提升產(chǎn)品性能。圖1是常規(guī)工藝及本發(fā)明工藝產(chǎn)品斷口掃描電鏡照片對(duì)比??梢钥闯?,常規(guī)工藝產(chǎn)品組織內(nèi)部空洞較多,組織結(jié)合疏松;而本發(fā)明工藝生產(chǎn)產(chǎn)品組織內(nèi)幾乎無(wú)孔,結(jié)口山 O
【權(quán)利要求】
1.一種電觸頭的制作方法,其特征在于:包括以下步驟: (1)制備骨架粉:將誘導(dǎo)金屬粉體與難熔金屬或難熔金屬碳化物粉體混合,形成骨架粉; (2)制備液態(tài)造孔劑:首先將有機(jī)溶劑置于水浴加熱攪拌器中,溫度為5(T80°C,并設(shè)置轉(zhuǎn)速為10(T500rpm,然后連續(xù)緩慢加入高分子聚合物,持續(xù)5_60分鐘,保溫1_2小時(shí)后直至完全溶解; (3)添加液態(tài)造孔劑:首先將骨架粉置于攪拌器中,再將0.1%-10%的液態(tài)造孔劑倒入攪拌器上方不銹鋼容器中,開啟攪拌器,速度設(shè)置為10-50rpm,然后放開容器下方龍頭,向攪拌器中勻速滴入液態(tài)造孔劑,流速為0.5-2L/min,攪拌5飛Omin,烘干脫除有機(jī)溶劑后過篩后得到粉體; (4)將上述粉體按圖紙要求壓制成骨架; (5)燒結(jié):在還原氣氛下,將骨架置于燒結(jié)爐中燒結(jié),300-600°C燒結(jié)1-5小時(shí),使造孔劑徹底脫除,在骨架中形成均勻聯(lián)通的孔隙網(wǎng)絡(luò); (6)熔滲:在燒結(jié)后的骨架下面附著導(dǎo)電金屬片,置于燒結(jié)爐中燒結(jié),1050-1150°C燒結(jié)0.5-1小時(shí),使導(dǎo)電金屬滲入骨架; (7)復(fù)壓、清洗:將熔滲過的骨架復(fù)壓,清洗,最終得所述的電觸頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電觸頭的制作方法,其特征在于:所述的誘導(dǎo)金屬粉體為銀或銅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電觸頭的制作方法,其特征在于:所述的難熔金屬或難熔金屬碳化物粉體為鎢、碳化鎢、鑰或碳化鑰。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電觸頭的制作方法,其特征在于:所述的有機(jī)溶劑為異丙醇。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電觸頭的制作方法,其特征在于:所述的高分子聚合物為聚丙稀Ife酷。
【文檔編號(hào)】B22F3/26GK104209520SQ201410462336
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12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