專利名稱：一種低壓電器用銅基觸頭材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電接觸材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種低壓電器用銅基觸頭材料。
背景技術(shù)：
觸頭材料是各種開關(guān)、繼電器、接觸器等電器的關(guān)鍵材料，起著接通、分斷和傳輸電流的作用。目前國內(nèi)外電觸頭材料廣泛使用銀基材料，銀作為貴金屬，使得銀在工業(yè)生產(chǎn)成本相當高，而且我國是個銀儲量相對貧乏的國家，因此，找到能夠代替銀的新材料是發(fā)展必然趨勢，尤其是作為用銀量較大的觸頭材料行業(yè)，找到代替銀的新材料的意義更為深遠。多年來，許多科技工作者一直致力于研究性能可靠、價格便宜的無銀觸頭材料，目前，銅及銅合金是被本領(lǐng)域所公認的比較理想的代銀觸頭材料，銅的電阻率略高于銀。通過檢索，目前銅基觸頭材料的研究方向大致可以分為三類
(1)一類是向銅中添加金剛石為主并輔以其它一些金屬元素，如中國專利號為 94102452.0,96100938.1,01127933.8,03143940.5,200710057117.3,96115149.8, 99112292.5,98120087.7,02132898.6,200610046286. 2,98110906.3 等；
(2)二類是向銅中添加金屬氧化物為主并輔以一些金屬元素，如中國專利號為 200610052456.8,200510061054. X,201010508439. 7,200410063067. 6,200610052438. X 等；
(3)三類是向銅體中添加碳化物為主并輔以一些金屬元素，如中國專利號為 200510007252.8,200910095173. 5,97106092.4,200710195888.9,03139038.2,02129979. X寸。這些專利中，添加金剛石的主要目的是提高材料的硬度，從而降低觸點的接觸電阻，同時對提高材料的抗熔焊性能發(fā)揮一定的作用；添加金屬氧化物的作用是提高觸頭材料的分斷能力，一些金屬元素，尤其是稀土元素的添加是起到抗氧化和滅弧的作用；添加碳化物的目的是為了提高材料的抗熔焊能力。但是銅作為電觸頭材料的主要缺點是抗氧化性能較差，一旦在銅觸頭表面生產(chǎn)氧化膜，觸頭的接觸電阻升高，造成電器的溫升過高，甚至使電器失效?，F(xiàn)有技術(shù)中雖然有添加稀土元素提高抗氧化性能，但是其抗氧化性能仍然無法滿足低壓電器工作壽命的要求， 而且稀土元素本身也屬于稀缺資源，價格越來越高，使得銅基觸頭材料的成本偏高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點和不足，而提供一種抗氧化性優(yōu)異，且成本相對較低的低壓電器用銅基觸頭材料。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是包括以下組分，以質(zhì)量百分比計 石墨0. 01 3% ；硼0. 01 5% ；
余量為銅合金。進一步設(shè)置是按質(zhì)量百分比計，所述的銅合金的成分為Ni、La、Zr、B中的一種、兩兩組合或幾種組合，添加的總質(zhì)量百分比為0. 01-5% ； 余量為銅。本發(fā)明以銅合金為基體是為了保證材料在室溫環(huán)境下有良好的抗氧化能力， 0. 01 5%的硼，在觸頭工作時，硼優(yōu)先氧化而消耗觸頭周圍的氧，起到保護銅基體不被氧化或延緩氧化速度的作用。因此本發(fā)明具有優(yōu)異的抗氧化性能，而且相對于現(xiàn)有的觸頭材料成本大為降低，添加石墨的作用在于提高觸頭材料的抗熔焊能力。銅作為觸頭基體材料氧化主要是在長期放置、觸頭剛接通彈跳時和分斷后降溫時，在后兩個階段的時間是非常短暫的，在這兩個階段需要有物質(zhì)代替銅優(yōu)先氧化，使穩(wěn)定接觸和降溫后銅不氧化，從而起到抗氧化的作用。在第一個階段主要依賴銅合金本身的抗氧化性，合金材料中加入石墨，擠壓后獲得纖維狀組織，可以改善銅合金觸頭的滅弧性和抗熔焊性，在高溫電弧的作用下，石墨燃燒所產(chǎn)生的一氧化碳可以使觸頭表面的氧化銅還原為銅或氧化亞銅。一些專利(94102452. 0,96100938. 1,01127933. 8,03143940. 5、 200710057117. 3等)中添加金剛石是作為硬質(zhì)相，提高銅基材料的硬度。合金材料中加入硼起到增強銅合金觸頭抗氧化性和滅弧作用，本發(fā)明的添加硼，高溫電弧作用下，硼優(yōu)先氧化消耗觸頭周圍的氧而保護銅合金材料，同時生成氣態(tài)的化03，對冷卻電弧起到作用。本發(fā)明具有良好的導電性、導熱性、耐電弧燒損、抗熔焊、同時抗氧化性能優(yōu)異、接觸電阻低且穩(wěn)定等特點，代替低壓電器用的銀合金觸頭，降低成本，并且符合歐盟《關(guān)于在電氣電子設(shè)備中限制使用某些有毒物質(zhì)指令》(ROHS)的要求。下面結(jié)合說明書附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步介紹。


圖1本發(fā)明實施例1銅基觸頭橫截面X200 ； 圖2本發(fā)明實施例1銅基觸頭縱截面X200。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明進行具體的描述，只用于對本發(fā)明進行進一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限定，該領(lǐng)域的技術(shù)工程師可根據(jù)上述發(fā)明的內(nèi)容對本發(fā)明作出一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整。體實施例實施例1
銅合金材料的成分及質(zhì)量百分比石墨1%，硼0. 5%，余量為CuNi合金粉，其中Ni含量為3%，余量為銅。其性能指標電阻率4. 5 μ Ω - cm,密度8. 66g/cm3,硬度HB93。實施例2
銅合金材料的成分及質(zhì)量百分比石墨0. 5%，硼1%，余量為CuNiLa合金粉，CuNiLa合金中Ni含量為2%，La含量為1%。其性能指標電阻率3. 8 μ Ω - cm,密度8. 63g/cm3,硬度 HB95。實施例3
銅合金材料的成分及質(zhì)量百分比石墨1%，余量為CuLa合金粉，CuLa合金中La含量為 1%。其性能指標電阻率2. 25 μ Ω · cm,密度8. 64g/cm3，硬度HB83。
實施例4
銅合金材料的成分及質(zhì)量百分比石墨1%，余量為合金粉，CuZr合金中ττ含量為 1%。其性能指標電阻率2. 1 μ Ω - cm,密度8. 60g/cm3，硬度HB96。實施例5
銅合金材料的成分及質(zhì)量百分比石墨1%，余量為CuB合金粉，其中B含量為0. 5%。其性能指標電阻率2 μ Ω · cm，密度8. 5g/cm3，硬度ΗΒ110。實施例6
銅合金材料的成分及質(zhì)量百分比石墨1%、銅合金由70%CuB和30%CuNiLa組成，CuB 中B含量為0. 5%，CuNiLa中Ni含量為2%，La含量為1%。其性能指標電阻率2. 5 μ Ω -cm, 密度 8. 53g/cm3，硬度 HB98。
權(quán)利要求
1.一種低壓電器用銅基觸頭材料，其特征在于包括以下組分，以質(zhì)量百分比計 石墨0. 01 3% ；硼0. 01 5% ；余量為銅合金。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓電器用銅基觸頭材料，其特征在于按質(zhì)量百分比計，所述的銅合金的成分為Ni、La、Zr、B中的一種、兩兩組合或幾種組合，添加的總質(zhì)量百分比為0. 01-5% ； 余量為銅。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低壓電器用銅基觸頭材料，包括以下組分，以質(zhì)量百分比計石墨0.01～3%；硼0.01～5%；余量為銅合金。本發(fā)明具有良好的導電性、導熱性、耐電弧燒損、抗熔焊、同時抗氧化性能優(yōu)異、接觸電阻低且穩(wěn)定等特點，代替低壓電器用的銀合金觸頭，降低成本，并且符合歐盟《關(guān)于在電氣電子設(shè)備中限制使用某些有毒物質(zhì)指令》(ROHS)的要求。
文檔編號H01B1/02GK102306512SQ20111017444
公開日2012年1月4日 申請日期2011年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月27日
發(fā)明者劉立強, 林萬煥, 柏小平, 翁桅, 謝繼峰, 顏小芳 申請人:福達合金材料股份有限公司