專利名稱：：真空開關(guān)銅鉻系觸頭材料的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種真空開關(guān)觸頭材料的制造方法，特別是涉及一種真空開關(guān)銅鉻系觸頭材料的制造方法。
背景技術(shù)：
：中，現(xiàn)有真空開關(guān)的觸頭材料主要采用銅鉻系觸頭材料，因其具有分?jǐn)嗄芰Υ?，耐電壓?qiáng)度高，抗熔焊性能好，截流值低等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。銅鉻系觸頭因其組分固有的特點(diǎn)使其制造困難，目前大都采用粉末冶金生產(chǎn)工藝進(jìn)行生產(chǎn)，粉末冶金生產(chǎn)工藝分為混粉燒結(jié)法和熔滲法兩類，美國(guó)專利(專利號(hào)4032301)和中國(guó)專利(CN1050223A)均涉及混粉燒結(jié)法，即將銅粉與鉻粉及其它組分的粉末按比例配料、充分混合，然后壓制成形、燒結(jié)、后續(xù)加工致密化處理。另一類為熔滲法，如美國(guó)專利(專利號(hào)3818164)和中國(guó)專利(CN87100389)所述，將鉻粉松裝燒結(jié)成骨架，再將銅滲入到鉻骨架之中。以上兩種粉末冶金工藝生產(chǎn)的銅鉻觸頭主要存在以下缺陷1、致密度不高，殘余孔隙多，一般在2％～5％之間，這種殘余孔隙和孔隙中所含有的氣體及固體雜質(zhì)易導(dǎo)致觸頭整體性能的降低，尤其是弧后重燃會(huì)造成開斷失??；2、富集均勻性不好，混粉燒結(jié)法是機(jī)械混合成形過(guò)程，雖然能排除宏觀富集現(xiàn)象，但微觀富集難以避免，熔滲法的富集問(wèn)題更是難以根除，這種富集現(xiàn)象會(huì)造成開關(guān)性能的惡化；3、雜質(zhì)含量高，除了氣體雜質(zhì)氧和氮外，固態(tài)雜質(zhì)鋁和硅含量均較高，這些雜質(zhì)直接降低了觸頭的開斷和耐壓性能并且容易引起弧后重燃；4、結(jié)合強(qiáng)度低，用粉末冶金工藝所制觸頭的兩相之間是純粹機(jī)械結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度低，導(dǎo)致了傳導(dǎo)性能和抗沖擊性能下降。用粉末冶金工藝生產(chǎn)的銅鉻觸頭這些固有缺陷，直接影響了銅鉻觸頭的性能，降低了真空開關(guān)的可靠性。本發(fā)明的目的在于克服了上述
背景技術(shù)：
的不足之處，提供一種真空開關(guān)銅鉻系觸頭材料的制造方法，用該方法制作的銅鉻系觸頭致密度高，均勻性好，結(jié)合強(qiáng)度高，雜質(zhì)含量低，能有效地提高真空開關(guān)的可靠性。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)解決方案如下一種真空開關(guān)銅鉻系觸頭材料的制造方法，其特殊之處在于先將銅和鉻在高溫下熔煉形成合金化液相，然后將液態(tài)金屬鑄入鑄模中快速冷卻結(jié)晶固化成鑄錠，再將鑄錠進(jìn)行后續(xù)加工形成觸頭合金。上述銅和鉻可以是塊狀或粉狀，銅的含量為45％～90％，鉻的含量為10％～55％。上述熔煉過(guò)程的精煉期可加入脫氧劑和細(xì)化劑。上述脫氧劑和細(xì)化劑可以采用鋯、鈦、鎢、鉬、鉭、鈮、銻、碲、鉍、鋅、錫或稀土金屬中至少一種，加入量為0.01％～0.5％。上述熔煉過(guò)程中熔體溫度可以高于1400℃。上述熔煉和澆鑄過(guò)程可以在高真空狀態(tài)或在低壓保護(hù)性氣氛下進(jìn)行。上述熔煉工藝可以采用真空凝殼電弧熔煉或電子束熔煉、等離子熔煉、真空感應(yīng)熔煉以及電渣爐熔煉。上述后續(xù)加工工藝可以采用擠壓加工或鍛造加工。上述擠壓加工或鍛造加工可以采用熱加工或冷加工，熱加工溫度可以是500℃～1000℃。下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述制作時(shí)先將塊狀或粉狀的含量為45％～90％的銅和含量為10％～55％的鉻放入真空熔煉爐的坩堝或裝料器中，用高能真空熔煉工藝將其熔煉成液態(tài)合金，熔煉時(shí)熔體溫度高于1400℃，在熔煉過(guò)程的精煉期可加入0.01％～0.5％的脫氧劑和細(xì)化劑如鋯、鈦、鎢、鉬、鉭、鈮、銻、碲、鉍、鋅、錫或稀土金屬中的一種或幾種進(jìn)行脫氣及細(xì)化處理，加入量為0.01％～0.5％，銅和鉻以及添加物第三、四組分在高溫下形成均一的液相，經(jīng)過(guò)熔化期與精煉期的熔煉過(guò)程使雜質(zhì)充分脫除獲得低雜質(zhì)含量均一的合金化液相，將此液態(tài)金屬快速鑄入快速冷卻的鑄模之中結(jié)晶固化成鑄錠。澆鑄溫度根據(jù)鉻的含量及添加物成份與含量的不同而不同，例如含鉻40％的銅鉻合金澆鑄溫度為1790℃，含鉻30％的銅鉻合金澆鑄溫度為1700℃，含鉻25％的銅鉻合金澆鑄溫度為1560℃，熔煉和澆鑄過(guò)程可在大于1×10-2帕的高真空下進(jìn)行，也可在低壓保護(hù)性氣氛如300毫米汞柱的低壓氬氣氣氛下進(jìn)行。經(jīng)過(guò)快速凝固的結(jié)晶固化過(guò)程，通過(guò)控制比重偏析和結(jié)晶過(guò)程中彌散分布的組織，再將快速凝固的鑄錠進(jìn)行后續(xù)擠壓或鍛造加工制成所需的觸頭合金，擠壓或鍛造過(guò)程可以冷加工，也可以熱加工，熱加工的溫度控制在500℃～1000℃之間進(jìn)行。另外，熔煉過(guò)程可采用真空凝殼電弧熔煉即殼式電弧熔煉，也可采用電子束溶煉、等離子熔煉、真空感應(yīng)熔煉及電渣爐熔煉。以下通過(guò)具體的實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例一將重量百分比為60∶40的無(wú)氧銅棒和鉻塊放入凝殼電弧熔煉爐的坩堝中，將爐內(nèi)真空度抽至2.5×10-3帕，然后通電燃弧熔化材料，待材料全部熔化后經(jīng)過(guò)30分鐘精煉獲得均一熔體，當(dāng)熔體溫度為1790℃時(shí)快速澆鑄到帶水冷的鑄模中獲得鑄錠，隨爐冷卻，取出鑄錠經(jīng)500℃，4小時(shí)的真空處理，真空度設(shè)為1.0×10-3帕，所得材料性能見(jiàn)表1。實(shí)施例2將實(shí)施例1獲得的鑄錠加熱到850℃，從Φ72毫米擠壓到Φ40毫米的棒材，再經(jīng)過(guò)500℃、4小時(shí)的真空退火處理所得材料性能見(jiàn)表1。實(shí)施例3將重量百分比為76∶24的銅棒和絡(luò)塊放入真空感應(yīng)爐坩堝中，將爐內(nèi)真空抽至1.0×10-3帕，通電升溫加熱至全部熔化，通入經(jīng)過(guò)干燥的氬氣至300毫米汞柱精煉20分鐘，鑄入水冷鑄模中獲得鑄錠，再經(jīng)800℃的熱擠壓獲得所需棒材，經(jīng)過(guò)500℃、真空度為1.0×10-3帕的4小時(shí)真空處理，制得銅鉻觸頭，其性能見(jiàn)表1。實(shí)施例4將重量百分比為76∶14∶10的銅塊、鉻塊和鉭塊放入真空凝殼電弧爐中，抽真空至2.5×10-3帕，通電燃弧熔化材料，待材料全部熔化后，充低壓氬氣至300毫米汞柱精煉30分鐘，然后鑄入水冷鑄模中，制成的鑄錠經(jīng)過(guò)980℃熱鍛得到所需尺寸棒材，再經(jīng)過(guò)950℃、2小時(shí)的真空退火處理制成銅鉻觸頭，其性能見(jiàn)表1。實(shí)施例5將重量百分比為69∶31的銅塊和鉻塊放入真空感應(yīng)爐中，抽真空至5.0×10-3帕，通電加熱到完全熔化，精煉10分鐘后，加入重量百分比為0.4％的鋯精煉20分鐘，在水冷鑄模中鑄造成鑄錠，經(jīng)過(guò)熱擠壓制得棒材，再經(jīng)過(guò)850℃、1小時(shí)的真空退火處理制成銅鉻觸頭，其性能見(jiàn)表1。表1本發(fā)明實(shí)施例材料性能與現(xiàn)有技術(shù)所制材料性能對(duì)比</tables>與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn)和效果如下1、本發(fā)明所制材料致密度高，無(wú)孔隙、材料相對(duì)密度大于99.5％，接近全致密，使觸頭的導(dǎo)電性能有了很大提高并且觸頭在燃弧過(guò)程中不會(huì)發(fā)生由于突發(fā)性放氣造成的弧后重燃。2、本發(fā)明所制材料組織均勻、細(xì)小、無(wú)富集，鉻相及其它添加物形成的硬化相均勻細(xì)小的分布在銅相中，高熔點(diǎn)相的最大顆粒尺寸小于15微米，平均顆粒尺寸均在40微米～150微米之間。3、本發(fā)明所制材料雜質(zhì)含量低，本發(fā)明采用塊狀金屬作原料，在高真空下高溫溶煉并加入適量的脫氧劑和細(xì)化劑，使氣體及其它固體雜質(zhì)含量明顯降低，提純效果顯著，明顯優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)所制材料。4、本發(fā)明所制材料兩相結(jié)合狀況好，其高熔點(diǎn)相是由低熔點(diǎn)銅相的溶液中析出而來(lái)的，兩相之間為金屬型結(jié)合，而現(xiàn)有技術(shù)所制材料兩相之間為單純的機(jī)械結(jié)合。5、本發(fā)明所制材料導(dǎo)電率高，通導(dǎo)電流能力強(qiáng)，開斷容量也明顯提高，尤其是加入鎢、鉬、鉭、銻、鋯、鈦及稀土金屬后，開斷容量大幅提高，耐壓強(qiáng)度也明顯增強(qiáng)。6、本發(fā)明所制材料由于無(wú)氣孔，低雜質(zhì)，使得所制開關(guān)管弧后重燃率大幅降低，顯著提高了真空開關(guān)的性能。權(quán)利要求1.一種真空開關(guān)銅鉻系觸頭材料的制造方法，其特征在于先將銅和鉻在高溫下熔煉形成合金化液相，然后將液態(tài)金屬鑄入鑄模中快速冷卻結(jié)晶固化成鑄錠，再將鑄錠進(jìn)行后續(xù)加工形成觸頭合金。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空開關(guān)銅鉻系觸頭材料的制造方法，其特征在于所述銅和鉻為塊狀或粉狀，銅的含量為45％～90％，鉻的含量為10％～55％。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的真空開關(guān)銅鉻系觸頭材料的制造方法，其特征在于在所述熔煉過(guò)程的精煉期加入脫氧劑和細(xì)化劑。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的真空開關(guān)銅鉻系觸頭材料的制造方法，其特征在于所述脫氧劑和細(xì)化劑為鋯、鈦、鎢、鉬、鉭、鈮、銻、碲、鉍、鋅、錫及稀土金屬中至少一種，加入量為0.01％～0.5％。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的真空開關(guān)銅鉻系觸頭材料的制造方法，其特征在于所述熔煉過(guò)程中熔體溫度高于1400℃。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的真空開關(guān)銅鉻系觸頭材料的制造方法，其特征在于所述熔煉和澆鑄過(guò)程在高真空狀態(tài)或在低壓保護(hù)性氣氛下進(jìn)行。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的真空開關(guān)銅鉻系觸頭材料的制造方法，其特征在于所述熔煉工藝采用真空凝殼電弧熔煉或電子束熔煉、等離子熔煉、真空感應(yīng)熔煉以及電渣爐熔煉。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的真空開關(guān)銅鉻系觸頭材料的制造方法，其特征在于所述后續(xù)加工工藝采用擠壓加工或鍛造加工。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的真空開關(guān)銅鉻系觸頭材料的制造方法，其特征在于所述擠壓加工或鍛造加工采用熱加工或冷加工，熱加工溫度為500℃～1000℃。全文摘要本發(fā)明涉及一種真空開關(guān)銅鉻系觸頭材料的制造方法,用該方法制作的銅鉻系觸頭致密度高,均勻性好,結(jié)合強(qiáng)度高,雜質(zhì)含量低,能有效地提高真空開關(guān)的可靠性,該方法即先將銅和鉻在高溫下熔煉形成合金化液相,然后將液態(tài)金屬鑄入鑄模中快速冷卻結(jié)晶固化成鑄錠,再將鑄錠進(jìn)行后續(xù)加工形成觸頭合金。文檔編號(hào)H01H33/664GK1264143SQ0011374公開日2000年8月23日申請(qǐng)日期2000年2月24日優(yōu)先權(quán)日2000年2月24日發(fā)明者周武平,陳興友申請(qǐng)人:周武平,陳興友