[发明专利]一种Ti3SiC2多层复合结构电触头材料及其制备工艺

说明书

(一)技术领域

本发明涉及粉末冶金材料，具体说就是一种Ti3SiC2多层复合结构电触头材料及其制备工艺。

(二)背景技术

近年来，国内外不断推出各种系列的新型塑壳式断路器和小型高分断路器，这些新型的断路器体积更小，分断能力却大幅度提高。新型断路器除了采用一系列新的限流技术以提高分断能力外，对所用电触头的抗熔焊，耐电弧烧损以及电寿命都提出了更高的要求。

目前公开的专利和正在应用的触头材料中，一类是以银为主成分的银基电触头材料，另一类是以铜为主成分的铜基电触头材料。以银为主成分的银基电触头材料电性能好，成本高，在某些工况条件下性能不能满足高档新型电器产品的特殊要求。以铜为主成分的铜基电触头材料成本低，电性能虽能满足使用要求，但仍有待提高。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种高强、高导电、高导热、耐氧化、抗熔焊，耐电弧烧损、具有自润滑性能的Ti3SiC2多层复合结构电触头材料及其制备工艺。

本发明的目的是这样实现的：所述的Ti3SiC2多层复合结构电触头材料，由以下四层物质构成：

第一层为厚度3～1000μm的Ti3SiC2；

第二层为厚度1～500μm的银或银基合金；

第三层为铜或铜基合金；

第四层为厚度0.03～0.10mm钎料；

所述的Ti3SiC2多层复合结构电触头材料的制备方法如下：

(1)所述铜或铜基合金、银或银基合金按粉末冶金法，经混粉、压制、烧结、挤压、轧制成所需规格的板材；

(2)钎料以熔炼法、轧制成厚度为0.05～0.15mm的带材；

(3)对铜或铜基合金板材、银或银基合金板材进行表面处理，使表面粗糙度为2.5～13μm Ra；

(4)将铜或铜基合金板材、银或银基合金板材采用热压复合法进行复合；

(5)在保护气氛下，于700～900℃，烧结1～3小时，得复合板材；

(6)采用刷覆或等离子喷涂将Ti3SiC2粉末喷涂到复合板材的银或银基合金表面；

(7)上述复合板材在100Pa～10×10^-4Pa、温度为800～900℃条件下保温10～90min，获Ti3SiC2/银或银基合金/铜或铜基合金复合板材；

(8)将上述Ti3SiC2/银或银基合金/铜或铜基合金复合板材经酸洗后，采用热敷法将复合板材的铜或铜基合金面与钎料带材复合，获Ti3SiC2/银或银基合金/铜或铜基合金/钎料复合板材；

(9)Ti3SiC2/银或银基合金/铜或铜基合金/钎料复合板材在真空或者保护气氛下进行时效处理，处理温度400～500℃，处理时间1～5小时；

(10)Ti3SiC2/银或银基合金/铜或铜基合金/钎料复合板材轧制至规定尺寸，并按触头尺寸进行机械加工。

本发明所述的Ti3SiC2多层复合结构电触头材料，还有以下技术特征：

(1)所述的Ti3SiC2是由纯度大于93％的Ti3SiC2粉末制成，Ti3SiC2粉末粒度为0.01～50μm。

(2)所述的银基合金含有占整个银基合金重量百分比为0.01～50％的钨、钼、铜、镍、氧化镉、氧化锌、氧化锡、氧化铟、碳化钨、金刚石、石墨中的一种或几种的混合。

(3)所述的铜基合金含有占整个铜基合金重量百分比为0.01～50％的金刚石、石墨、银、镧、铈、镝、钐、钇、镱、锆、铝、铬、铌、锡、锌、钨、钒、氧化锡、氧化镉、氧化铟中的一种或其中几种的混合。

(4)所述的钎料含有占整个钎料重量百分比为3.5～4.5％的锡、0～31％的银、1.5～17％的锌、0～5.2％的磷、余量为铜。

本发明一种Ti3SiC2多层复合结构电触头材料，Ti3SiC2/银基合金/铜基合金/钎料多层结构的合理配置，以Ti3SiC2为表层，不但强度高，而且具备良好的导电性、导热性，抗熔焊、耐电弧烧蚀、耐腐蚀、抗热震、抗氧化尤其高温抗氧化性等优良特性。特别是该材料的超低磨擦系数和自润滑性，是电接触材料不可或缺的特性之一。可广泛应用于低压电器用触头材料，如断路器和接触器触头。

(四)具体实施方式

下面对本发明作进一步说明。

本发明一种Ti3SiC2多层复合结构电触头材料，由以下四层物质构成：

第一层(表层)为厚度3～1000μm的Ti3SiC2；

第二层(辅助层)为厚度1～500μm的银基合金；

第三层(基体)为铜基基合金；