[发明专利]一种铜铬合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金的制备方法，尤其是涉及一种铜铬合金的制备方法，属于合金材料制备技术领域。

背景技术

铜铬合金具有强度和硬度高、导热性和导电性良好以及抗腐蚀性强等优点，广泛应用于制备电阻电极、触头材料等要求高导电率，高强度的领域，尤其是在大功率真空高压开关中，铜铬合金更是显示出广阔的应用前景。

为满足铜铬合金的广泛需求，国内外相关企业以及专业人士对铜铬合金的制备工艺进行了大量的试验和研究工作，取得了一定的进展。如发明名称为一种低氧低夹杂物铜铬合金触头的生产方法，申请号为200310105130.3的专利公开了一种真空感应熔炼和真空电渣重熔双联技术生产铜铬合金的方法，通过真空感应熔炼技术制成低氧含量的铜铬合金电极棒，再利用真空电渣重熔进一步降低铜铬合金中的夹杂物。此方法制备的铜铬合金气体含量低，组织致密，成分均匀，纯净度高，但所采用的自耗电极棒采用高纯的金属粉末制备而成，且需要结构复杂的真空系统和直流电弧电源，工艺复杂，生产成本高。发明名称为喷射沉积制造铜/铜铬合金复合触头材料的方法，申请号为201210153453.9的专利提出利用喷射沉积法在预处理后的纯铜基体上形成与铜基体牢固结合的Cu-Cr合金层。此方法制备的铜铬合金复合材料由于心部为纯铜，当表层磨损后，心部的磨损将加剧，并且此方法实施过程需要抽真空，氩气保护，以及合金熔液的粉碎，雾化，沉积等过程，工艺周期较长，生产成本较高。

近年来，基于自蔓延高温合成技术的铜铬合金的制备工艺也成为研究热点，这是由于该技术是利用反应物之间高的化学反应热的自加热和自传导作用来合成材料，当反应物一旦被引燃，便会自动向尚未反应的区域传播，直至反应完全，是制备无机化合物高温材料的一种新方法。自蔓延高温合成铜铬合金所需的原料成本低，能充分利用体系的化学能以达到节能要求，其设备简单，工艺流程短，因而在研究高性能的触头材料领域得到越来越高的重视。但自蔓延高温合成技术明显的不足在于由于操作过程热量散失严重，所制备的合金材料多为疏松开裂状态，气孔数量多，偏析严重，故一般需要进行后续处理。发明名称为铝热还原-电磁铸造法制备铜铬合金触头材料，申请号为200510047309.7的专利利用铝热还原反应获得金属熔液，在电磁场搅拌下进行金渣分离，并采用循环水冷冷却高温合金熔体，此方法原料成本低，工艺相对简单，但反应热量散失严重，且实验装置需要附之以机械传动结构，需要额外提供动力源。发明名称为自蔓延熔铸-电渣重熔制备CuCr合金触头材料的方法，申请号为200710011613.5的专利通过对自蔓延熔铸工艺获得的CuCr合金的自耗电极棒进行重熔精炼，并强制水冷得到CuCr合金铸锭。电渣重熔过程的重熔电流，操作温度等工艺参数要求较高，对实验设备的要求也相对较高，而且能耗高，不能有效满足节能要求。

基于上述技术的缺陷，发明人欲提供一种设备简单，操作安全，成本低廉的基于自蔓延技术的铜铬合金的制备方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种设备简单，成本低廉的铜铬合金的制备方法。

为达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种铜铬合金的制备方法，采用物料叠层自蔓延反应工艺，具体包括以下步骤：

1）对装料模具和成型模具进行组装，装料模具底部有一小孔与成型模具连通，将挡片放入装料模具底部；

2）准备A层物料，A层物料中成分和重量份为：

55%氧化铜50~70，三氧化二铬10~25，铝粉10~20，氟化钙2~3，目数皆为100~300目，搅拌均匀，添加到装料模具中，压平压实；

3）准备B层物料，B层物料中成分和重量份为：

硫酸镁1.5~5，铝粉1~3，氟化钙0.3~0.8，目数皆为200~400目，搅拌均匀，添加到到A层物料之上，压平压实；

4）在B层物料之上撒上引火剂，点火，待石墨模具中的挡片熔化后，高温液态金属由装料模具底部小孔流入到成型模具中，生成的铜铬合金自然冷却到常温取出。

在装料模具和成型模具组装后，装料前对模具进行预热，可以驱除模具上的水汽。一般预热到200~300℃，维持5~15分钟足矣。

所述A层物料和B层物料通过混料机搅拌均匀。

为了便于散热，提高操作的安全性，混料机采取间断操作的工作方式，比如混料约15秒，停机约10秒，如此反复。

所述的55%氧化铜是指含55wt%CuO，其余为未氧化的Cu。

所述挡片是铜箔。