[发明专利]一种高性能铜合金复合整体触头材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力工业电接触材料技术领域，具体涉及一种高性能铜合金复合整体触头材料及其制备方法。

背景技术

电触头是公认的断路器高压真空开关的关键部件，触头材料在很大程度上决定了断路器的发展。目前性能最好且普遍使用的真空高压断路器用触头为CuW、CuCr电触头材料，其触头结构正在由触指-弹簧结构向自力式整体触头改进，自力式CuW/CuCr整体触头已经占居主导地位，自力式动、静弧触头通常采用耐电蚀的铜钨合金与高导电率、高弹性铬青铜材料连接而成。

目前国内外制备CuW合金材料均采用粉末冶金法，即混粉烧结法和熔渗法二种，这两种制备方法均存在一定的局限性，混粉烧结法的缺点是烧结温度高，烧结时间长，致使烧结费用较高，且烧结体的性能较差，特别是烧结致密度较低，一般只为理论密度的90％～95％；熔渗法的缺点是熔渗后需去除多余的金属铜，增加了加工费用，降低了成品率。常用的CuW/CuCr整体材料制备工艺有焊接法(钎焊、电子束焊、热等静压扩散焊)和整体烧结熔渗法(传统的连续式炉卧式烧结熔渗、立式整体烧结熔渗法)，这些方法各有优缺点，其中立式整体烧结熔渗法能够获得各种形式的结合面及结合性能良好，是目前制备CuW/CuCr整体材料最新的也是最主要的方法，但也存在操作较复杂，成本较高的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高性能铜合金复合整体触头材料。

本发明的目的还在于提供一种高性能铜合金复合整体触头材料的制备方法。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种高性能铜合金复合整体触头材料，通过包括以下步骤的制备方法制得：

(1)QCr0.5铜合金棒预处理及热喷涂粉末配制

QCr0.5铜合金棒预处理：取直径12～30mm的QCr0.5铜合金棒，对所述QCr0.5铜合金棒表面依次进行金属清洗剂清洗脱脂处理和表面喷砂处理；

热喷涂粉末配制：取TiC粉末、La₂O₃粉末、W粉末和Cu粉末，按照TiC粉末含量为1.00～2.00wt％、La₂O₃粉末含量为0.20～1.00wt％、W粉末含量为50.00～90.00wt％、余量为Cu粉末的配比进行混合配料，制得热喷涂粉末；

(2)喷制热喷涂预置层

在预处理后的QCr0.5铜合金棒表面喷涂所述热喷涂粉末，在预处理后的QCr0.5铜合金棒表面制得热喷涂预置层，所述热喷涂预置层的厚度为1.5～5.0mm；

(3)低真空高频感应熔焊

将经步骤(2)处理后的QCr0.5铜合金棒放入真空高频感应熔焊炉中进行表面重熔处理，真空度为10^-2Pa，感应圈宽50mm，感应圈移动速率为0.1～10mm/s，感应加热温度1100～1150℃，从经步骤(2)处理后的QCr0.5铜合金棒的一端移动至经步骤(2)处理后的QCr0.5铜合金棒的另一端，之后冷却，取出；

(4)固溶和时效处理

所述QCr0.5铜合金棒经步骤(3)处理后，再进行固溶和时效处理，固溶处理温度为980～1000℃，保温10～30分钟，水冷；时效处理的温度为425～500℃，保温2～4小时，空冷；制得高性能铜合金复合整体触头材料。

优选的，所述QCr0.5铜合金棒为符合GB/T5233-2001规定的Cu-Cr合金，状态为硬化态Y。

所述金属清洗剂为通用工业金属清洗剂。

优选的，所述表面喷砂处理采用自循环喷砂机进行，采用棕刚玉砂，粒度为-20～+40目，喷砂距离300mm，喷砂角度70～80°。

优选的，所述Cu粉末的粒度为200～400目。

所述TiC粉末的粒度为2～15μm。

所述La₂O₃粉末的粒度为2～15μm。

所述W粉末的粒度为2～15μm。