專利名稱：銅基無(wú)銀電觸頭復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于中低負(fù)載的電源開關(guān)，繼電器，接觸器，起動(dòng)器等電氣裝置中的電觸頭用復(fù)合材料。
目前應(yīng)用于中低負(fù)載領(lǐng)域的電觸頭材料，基本上仍然是銀及銀基合金，有銀-氧化物，銀-鎳，銀-銅，銀-鎘，銀-碳等。這主要是由于銀本身導(dǎo)電率高，熱導(dǎo)電率高，且耐氧化性好，易加工，作為電觸頭材料，接觸電阻低，接觸特性穩(wěn)定，為此，一直占有主導(dǎo)地位，但是銀屬貴重金屬，資源短缺，價(jià)格昂貴，而且易硫化，易磨損，作為電觸頭材料，其壽命波動(dòng)較大，在中低負(fù)載中，由于量大面廣，是銀的用量一直很大。為此，近年來(lái)許多發(fā)明人都在探索一條中低負(fù)載領(lǐng)域的無(wú)銀電觸頭復(fù)合材料的路。如Cu-C作電瓶車滑動(dòng)型觸頭，Cu-稀土，對(duì)偶中一個(gè)是銀基，另一個(gè)是Cu-Ni合金等;這些方案均因存在著某些不足，不是不能用于對(duì)接式觸頭，就是不可靠，因此未能推廣于生產(chǎn)實(shí)踐。
本發(fā)明的目的在于提供一種價(jià)格低廉，資源豐富，導(dǎo)電率，導(dǎo)熱率高，接觸電阻低而穩(wěn)定，且加工容易，作為電觸頭材料，有接觸特性穩(wěn)定，壽命高的無(wú)銀電觸頭復(fù)合材料。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的首先采用了售價(jià)僅為銀的百分之一的銅作為基體。銅在我國(guó)資源豐富且導(dǎo)電導(dǎo)熱率，抗熔焊，電流蝕及摩擦特性均可與銀比美。第二添加了石墨，以提高材料的保護(hù)銅的氧化，抗熔焊性，滅弧，自潤(rùn)滑性，耐磨性。第三添加了高純度的鎢，提高材料硬度及耐摩擦及電損耗性。第四添加了氧化物或鹵化銀，提高材料的滅弧性能，抗氧化性能和耐磨性。
本發(fā)明的各組成配比的實(shí)施例為(各成份所占比例為體積百分比)實(shí)施例一銅的含量為50-80%，石墨含量為1-20%，鎢含量為1-30%，氧化鋅含量為1-15%。
實(shí)施例二銅，石墨，鎢含量與實(shí)施例一同，三氧化二銻1-15%。
實(shí)施例三銅，石墨，鎢含量與實(shí)施例一同，二氧化錫含量1-15%。
實(shí)施例四銅，石墨，鎢含量與實(shí)施例一同，氧化鎂含量1-15%。
實(shí)施例五銅，石墨，鎢含量與實(shí)施例一同，氧化鉍含量1-15%。
實(shí)施例六銅，石墨，鎢含量與實(shí)施例一同，氧化亞銅含量1-15%。
實(shí)施例七銅，石墨，鎢含量與實(shí)施例一同，氯化銀含量1-15%。
實(shí)施例八銅，石墨，鎢含量與實(shí)施例一同，溴化銀含量1-15%。
實(shí)施例九銅，石墨，鎢含量與實(shí)施例一同，碘化銀含量1-15%。
以上各組成的最佳配比為石墨含量為25%，鎢含量為5%，氧化物或鹵化銀的含量為5%，其余為銅。
本發(fā)明采用粉末冶金方法制造，其工藝流程為1.銅，石墨，氧化物或鹵化銀的粒度為200-400目，鎢粉粒度為600-800目，最佳粒度為800目。
2.將銅，石墨，氧化物或鹵化銀按上述配比進(jìn)行均勻混合。
3.混合均勻的粉末冷壓成形，成形壓力為5-10N/m2，保壓1-10分鐘，最佳成形壓力為7N/m2。
4.冷壓成形件在0.1-2N/m2的氫氣保護(hù)下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為800-1000度，保溫1-3小時(shí)，最佳燒結(jié)工藝為850度/2小時(shí)。
經(jīng)以上工藝過程，制成無(wú)銀電觸頭材料。
本發(fā)明作為電觸頭，與銅骨架的焊接工藝為銀觸頭焊接工藝相同。
本發(fā)明進(jìn)行了105次的模擬工況開斷試驗(yàn)，運(yùn)行狀況良好，無(wú)熔焊，無(wú)粘著，在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，與銀觸頭材料進(jìn)行對(duì)比，每萬(wàn)次相對(duì)失重量低于銀觸頭。按其穩(wěn)定的失重趨勢(shì)推算，本發(fā)明的機(jī)械壽命在106-107次之間，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明確具有材料來(lái)源廣泛，制造方法簡(jiǎn)便，價(jià)格低廉，抗熔焊能力強(qiáng)，耐氧性能，滅弧性能好，綜合性能優(yōu)良，運(yùn)行壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)?？捎糜诙喾N繼電器，接觸器，起動(dòng)器，開關(guān)等裝置，在電力系統(tǒng)，自動(dòng)控制，信息傳遞，家用電器等領(lǐng)域具有廣泛的推廣應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.一種銅基無(wú)銀電觸頭復(fù)合材料，銅為基體，并含有石墨，其特征在于添加了高純度(C.P級(jí))的鎢，氧化物或鹵化銀。
2.如權(quán)利要求書1所述銅基無(wú)銀電觸頭復(fù)合材料特征為銅的含量50-80%，體積百分比(下同)石墨含量為1-20%，鎢含量為1-30%，氧化物或鹵化銀的含量為1-15%。
3.鎢5%，石墨15%，氧化物或鹵化銀5%，其余為銅。
4.如權(quán)利要求1，2所述的銅基無(wú)銀電觸頭復(fù)合材料，其特征在于氧化物為氧化鋅，三氧化二銻，二氧化錫，氧化鎂，氧化鉍，氧化亞銅;鹵化銀為氯化銀，溴化銀和碘化銀。
5.一種制造銅基無(wú)銀電觸頭復(fù)合材料的工藝方法，采用粉末冶金工藝，其特征在于(1)粉末粒度銅為200-400目，石墨200-400目，鎢400-800目，氧化物或鹵化銀為200-400目。(2)將銅，石墨，鎢，氧化物或鹵化銀按上述配比進(jìn)行均勻混合。(3)混合均勻的粉末冷壓成形，成形后壓力為5-10N/m2，保壓1-10分鐘。(4)冷壓成形件在0.1-2N/m2的氫氣保護(hù)下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為800-1000度，保溫1-3小時(shí)。
6.工藝為(1)粉末粒度銅200，鎢200，石墨800，氧化物或鹵化銀200。(2)將銅，鎢，石墨，氧化物或鹵化銀混合2小時(shí)。(3)成形壓力7N/m2，保壓10分鐘。(4)在氫氣保護(hù)下850度燒結(jié)，保溫2小時(shí)。
全文摘要
一種銅基無(wú)銀電觸頭復(fù)合材料，主要用于中低負(fù)載的電源開關(guān)，繼電器，接觸器，起動(dòng)器等電器裝置中的電觸頭用復(fù)合材料。本發(fā)明主要采用了具有良好導(dǎo)電，導(dǎo)熱性能，且很廉價(jià)的銅作為基體，添加了石墨、鎢、氧化物或鹵化銀制成復(fù)合材料。本發(fā)明抗熔能力強(qiáng)，耐氧化性能、滅弧性能好，電接觸性能與銀基電觸頭材料相近，其壽命達(dá)到并超過銀基電觸頭材料。
文檔編號(hào)C22C9/00GK1059619SQ9110890
公開日1992年3月18日 申請(qǐng)日期1991年9月11日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月11日
發(fā)明者董元源, 歐陽(yáng)錦林, 王成名, 鄭翼, 黃麗娟, 關(guān)林長(zhǎng), 劉文華, 程鈺 申請(qǐng)人:甘肅省機(jī)械科學(xué)研究院, 中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所固體潤(rùn)滑開放研究實(shí)驗(yàn)室