專利名稱：高壓真空滅弧室觸頭材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓真空滅弧室觸頭材料，為電性能材料技術(shù)領(lǐng)域，用于真空開關(guān)中的真空滅弧室上。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源基礎(chǔ)工業(yè)也得到迅速提高，真空開關(guān)設(shè)備的使用量越來越多，真空滅弧室的需求量也越來越大，以每年16％左右的速度增長(zhǎng)，這為高中壓真空滅弧室材料的生產(chǎn)提供了廣闊的市場(chǎng)和發(fā)展機(jī)遇。
觸頭是真空滅弧室比不可少的關(guān)鍵部件，其性能直接影響到真空滅弧室的技術(shù)參數(shù)和質(zhì)量穩(wěn)定性能。長(zhǎng)期以來，不少科技工作者致力于新型觸頭材料的研發(fā)。60年代后，國(guó)外進(jìn)行了大量的研究工作，逐步解決了觸頭材料抗熔焊性能，從難溶金屬冶煉、二元合金，直到CuCr、CuW、CuFe粉末冶金觸頭的研制和應(yīng)用，才奠定了冶金機(jī)理和技術(shù)基礎(chǔ)，并開始了快速發(fā)展。隨后，國(guó)內(nèi)也開始使用了合金觸頭。由于國(guó)內(nèi)觸頭材料在強(qiáng)度、開斷能力、抗熔焊能力、耐高壓、抗燃弧性能等方面存在不足，特別是41.5kV以上的高壓、超高壓真空滅弧室產(chǎn)品上，大部分使用的是SF6產(chǎn)品和進(jìn)口產(chǎn)品，又SF6氣體保護(hù)開關(guān)的使用對(duì)大氣臭氧層有嚴(yán)重的破壞作用，對(duì)人類的生存環(huán)境有潛在的危害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能使真空滅弧室體積小、重量輕、強(qiáng)度大、滅弧性能好、開斷能力強(qiáng)、且抗熔焊性能好、耐壓高、抗燃弧性能好、無污染的高壓真空滅弧室觸頭材料；同時(shí)提供了科學(xué)合理、簡(jiǎn)單易行的制備方法。
本發(fā)明所述的高壓真空滅弧室觸頭材料，其化學(xué)重量百分組成為Mo 18～22％、W 3～7％、Cr 3～7％、余量為Cu。
制備方法是將按組成比例混合均勻的Mo、W、Cr粉料利用高溫熔滲法進(jìn)行滲Cu處理而制得。
制備工藝參數(shù)最好控制為所用原料盡量純度高，尤其是Mo粉中的雜質(zhì)，避免雜質(zhì)影響。
將粉料過80～120目篩，Cu用原料為無氧銅棒或銅塊。
滲Cu溫度控制為1300℃～1320℃，滲Cu系統(tǒng)真空度控制為0.02～0.025MPa，在真空條件下實(shí)施熔滲，能夠?qū)⒀鹾拷档偷捷^低的水平，并使引入的有機(jī)物得以徹底去除。
具體操作是首先抽真空至0.02～0.025MPa，在保證真空度的條件下，升溫至100℃～110℃，保溫使加熱體溫度均勻后，再升溫至1300℃～1320℃，保溫待銅棒全部熔滲完畢，然后關(guān)閉加熱系統(tǒng)，降溫至1190℃～1210℃，保溫穩(wěn)定組織(即使添加的Cr、W、Mo元素在銅基體中穩(wěn)定)，繼續(xù)降溫后得產(chǎn)品。
可以使熔滲加熱在燒結(jié)電阻爐中進(jìn)行，容易準(zhǔn)確控制，規(guī)模易調(diào)，將混合均勻的Mo、W、Cr粉料裝于坩堝中，將無氧銅棒置于坩堝帽內(nèi)，將坩堝帽置于坩堝上進(jìn)行滲銅。最好在坩堝中置放石墨保護(hù)紙，以隔離粉料。在電阻爐上設(shè)水循環(huán)冷卻裝置，便于降溫冷卻控制。
本發(fā)明觸頭材料具有超低氧含量，組織均勻，試驗(yàn)證明，應(yīng)用到真空滅弧室上，能使真空滅弧室體積小、重量輕、強(qiáng)度大、滅弧性能好、開斷能力強(qiáng)、且抗熔焊性能好、耐壓高、抗燃弧性能好、無污染，大大提高了真空滅弧室的質(zhì)量和性能，完全可以應(yīng)用于72.5kV及126kV等的高電壓、超高電壓、大電流的電網(wǎng)中，代替了SF6的使用，保護(hù)了環(huán)境，實(shí)屬高壓真空開關(guān)的替代產(chǎn)品。經(jīng)應(yīng)用實(shí)踐證明，未出現(xiàn)任何質(zhì)量問題。使用額定電壓40.5kV以上，額定電流3150kA以上，開斷能力強(qiáng)，不熔焊，不燒結(jié)。
本發(fā)明制備方法科學(xué)合理，簡(jiǎn)單易行，容易控制，投資小，投產(chǎn)快，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)規(guī)模容易調(diào)整，適應(yīng)性強(qiáng)，利于推廣應(yīng)用。


圖1、本發(fā)明制備方法工藝流程框圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
實(shí)施例1本發(fā)明所述的高壓真空滅弧室觸頭材料，按下列重量百分組成配料過100目篩的Mo、W、Cr分別為20.35％、4.66％、4.67％、Cu棒70.32％。
將混合均勻的Mo、W、Cr粉料裝入有石墨紙的坩堝中，把稱好的銅棒放入坩堝帽內(nèi)，將坩堝固定于托盤上，將坩堝帽置于坩堝上。關(guān)閉爐蓋，抽真空至0.02Mpa，升溫至100℃，保溫30min；再升溫至1300℃，在保證真空度為0.02Mpa的狀態(tài)下，保溫30min進(jìn)行熔滲處理；然后關(guān)閉加熱系統(tǒng)，降溫至1200℃，保溫60min；繼續(xù)降溫后出爐得產(chǎn)品，經(jīng)機(jī)械加工等后處理得成品。
所得產(chǎn)品經(jīng)質(zhì)量檢測(cè)部門測(cè)定，其技術(shù)性能指標(biāo)見表1。
表1、產(chǎn)品技術(shù)性能指標(biāo)表

實(shí)施例2本發(fā)明所述的高壓真空滅弧室觸頭材料，按下列重量百分組成配料過120目篩的Mo、W、Cr分別為20％、5％、5％、Cu棒70％。
將混合均勻的Mo、W、Cr粉料裝入有石墨紙的坩堝中，把稱好的銅棒放入坩堝帽內(nèi)，將坩堝固定于托盤上，將坩堝帽置于坩堝上。關(guān)閉爐蓋，抽真空至0.02Mpa，升溫至105℃，保溫35min；再升溫至1310℃，在保證真空度為0.02Mpa的狀態(tài)下，保溫30min進(jìn)行熔滲處理；然后關(guān)閉加熱系統(tǒng)，降溫至1210℃，保溫55min；繼續(xù)降溫后出爐得產(chǎn)品，經(jīng)機(jī)械加工等后處理得成品。機(jī)械強(qiáng)度高，分?jǐn)嚯娏鞔?，開斷能力強(qiáng)。
實(shí)施例3本發(fā)明所述的高壓真空滅弧室觸頭材料，按下列重量百分組成配料過110目篩的Mo、W、Cr分別為20％、5.5％、4.5％、Cu棒70％。
將混合均勻的Mo、W、Cr粉料裝入有石墨紙的坩堝中，把稱好的銅棒放入坩堝帽內(nèi)，將坩堝固定于托盤上，將坩堝帽置于坩堝上。關(guān)閉爐蓋，抽真空至0.023Mpa，升溫至110℃，保溫30min；再升溫至1320℃，在保證真空度為0.022Mpa的狀態(tài)下，保溫30min進(jìn)行熔滲處理；然后關(guān)閉加熱系統(tǒng)，降溫至1190℃，保溫65min；繼續(xù)降溫后出爐得產(chǎn)品，經(jīng)機(jī)械加工等后處理得成品。機(jī)械強(qiáng)度高，分?jǐn)嚯娏鞔螅_斷能力強(qiáng)。
實(shí)施例4本發(fā)明所述的高壓真空滅弧室觸頭材料，按下列重量百分組成配料過90目篩的Mo、W、Cr分別為21％、6％、3％、Cu棒70％。
將混合均勻的Mo、W、Cr粉料裝入有石墨紙的坩堝中，把稱好的銅塊放入坩堝帽內(nèi)，將坩堝固定于托盤上，將坩堝帽置于坩堝上。關(guān)閉爐蓋，抽真空至0.021Mpa，升溫至110℃，保溫30min；再升溫至1300℃，在保證真空度為0.024Mpa的狀態(tài)下，保溫40min進(jìn)行熔滲處理；然后關(guān)閉加熱系統(tǒng)，降溫至1200℃，保溫60min；繼續(xù)降溫后出爐得產(chǎn)品，經(jīng)機(jī)械加工等后處理得成品。機(jī)械強(qiáng)度高，分?jǐn)嚯娏鞔?，開斷能力強(qiáng)。
實(shí)施例5本發(fā)明所述的高壓真空滅弧室觸頭材料，按下列重量百分組成配料過100目篩的Mo、W、Cr分別為19％、4％、6％、Cu棒71％。
將混合均勻的Mo、W、Cr粉料裝入有石墨紙的坩堝中，把稱好的銅棒放入坩堝帽內(nèi)，將坩堝固定于托盤上，將坩堝帽置于坩堝上。關(guān)閉爐蓋，抽真空至0.022Mpa，升溫至100℃，保溫40min；再升溫至1310℃，在保證真空度為0.022Mpa的狀態(tài)下，保溫35min進(jìn)行熔滲處理；然后關(guān)閉加熱系統(tǒng)，降溫至1210℃，保溫60min；繼續(xù)降溫后出爐得產(chǎn)品，經(jīng)機(jī)械加工等后處理得成品。機(jī)械強(qiáng)度高，分?jǐn)嚯娏鞔?，開斷能力強(qiáng)。
實(shí)施例6本發(fā)明所述的高壓真空滅弧室觸頭材料，按下列重量百分組成配料過100目篩的Mo、W、Cr分別為18％、4％、7％、Cu棒71％。
將混合均勻的Mo、W、Cr粉料裝入有石墨紙的坩堝中，把稱好的銅棒放入坩堝帽內(nèi)，將坩堝固定于托盤上，將坩堝帽置于坩堝上。關(guān)閉爐蓋，抽真空至0.02Mpa，升溫至100℃，保溫30min；再升溫至1300℃，在保證真空度為0.022Mpa的狀態(tài)下，保溫40min進(jìn)行熔滲處理；然后關(guān)閉加熱系統(tǒng)，降溫至1200℃，保溫60min；繼續(xù)降溫后出爐得產(chǎn)品，經(jīng)機(jī)械加工等后處理得成品。機(jī)械強(qiáng)度高，分?jǐn)嚯娏鞔?，開斷能力強(qiáng)。
權(quán)利要求
1.一種高壓真空滅弧室觸頭材料，其特征在于其化學(xué)重量百分組成為Mo 18～22％、W 3～7％、Cr 3～7％、余量為Cu。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸頭材料的制備方法，其特征在于將按組成比例混合均勻的Mo、W、Cr粉料利用高溫熔滲法進(jìn)行滲Cu處理而制得。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于粉料過80～120目篩，Cu用原料為無氧銅棒。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于滲Cu溫度控制為1300℃～1320℃，滲Cu系統(tǒng)真空度控制為0.02～0.025MPa。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于首先抽真空至0.02～0.025MPa，在保證真空度的條件下，升溫至100℃～110℃，保溫使加熱體溫度均勻后，再升溫至1300℃～1320℃，保溫待銅棒全部熔滲完畢，然后關(guān)閉加熱系統(tǒng)，降溫至1190℃～1210℃，保溫穩(wěn)定組織，繼續(xù)降溫后得產(chǎn)品。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于加熱在燒結(jié)電阻爐中進(jìn)行，將混合均勻的Mo、W、Cr粉料裝于坩堝中，將無氧銅棒置于坩堝帽內(nèi)，將坩堝帽置于坩堝上進(jìn)行滲銅。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于坩堝中置有石墨保護(hù)紙。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于電阻爐上設(shè)有水循環(huán)冷卻裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高壓真空滅弧室觸頭材料，為電性能材料技術(shù)領(lǐng)域，用于真空開關(guān)中的真空滅弧室上，其化學(xué)重量百分組成為Mo 18～22％、W 3～7％、Cr 3～7％、余量為Cu，按組成比例混合均勻的Mo、W、Cr粉料利用高溫熔滲法進(jìn)行滲Cu處理而制得。本發(fā)明觸頭材料具有超低氧含量，組織均勻，應(yīng)用到真空滅弧室上，能使真空滅弧室體積小、重量輕、強(qiáng)度大、滅弧性能好、開斷能力強(qiáng)、且抗熔焊性能好、耐壓高、抗燃弧性能好、無污染，大大提高了真空滅弧室的質(zhì)量和性能，完全可以應(yīng)用于72.5kV及126kV等的高電壓、超高電壓、大電流的電網(wǎng)中，代替了SF6的使用，保護(hù)了環(huán)境。制備方法科學(xué)合理，簡(jiǎn)單易行，容易控制，投資小，投產(chǎn)快，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)規(guī)模容易調(diào)整，適應(yīng)性強(qiáng)，利于推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)H01H33/66GK1684214SQ200410024019
公開日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2004年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月14日
發(fā)明者冉隆科, 張文波, 劉云飛 申請(qǐng)人:山東晨鴻電工有限責(zé)任公司