[发明专利]一种用于断路器的复合电接触材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种材料技术领域的电触头材料的制备方法，具体地说，涉及的是一种用于断路器的Ag-WC-C-X覆Cu电接触材料的制备方法。

背景技术

断路器是接通和切断正常负荷、过负荷、短路负荷电流的开关电器。它在电路中起控制保护作用。断路器广泛应用于配电系统各级枢纽控制端，承担设备的电源控制和用电终端管理任务。电触头是断路器的核心元件，用来实现电路的接通和分断，是影响断路器通断能力和可靠性的关键因素，它的性能直接影响着断路器的可靠性和稳定性。目前，主要用于断路器的电接触材料有AgW、AgWC、AgWC12C3覆Ag以及AgWC22C3覆Ag等材料。

国内外关于断路器用的电接触材料方面的研究报道中，如雷新等，AgWCNiC触头材料的研制(甘肃电器技术，1996年1期)；公开号CN202042384U的中国实用新型专利等，上述文献所制备的触头，其触头整体银含量较高，造成了部分贵金属浪费。为了节约银，全世界在开展降低触头材料含银量研究的同时，也在开发贱金属材料，以替代资源有限且价格昂贵的白银。

近年来，人们努力采取各种节约措施，在不降低触头性能的条件下，开展触头材料设计与研发。铜具有与银相近的物理、化学、电学等性能，作为电接触材料，铜有导电导热好、热容大、触头温升低、加工成型性能优异、价格低廉等优势。目前，市场上开发用于断路器上复合触头材料主要有：AgWC12C3覆CuNi、AgWC22C3覆Cu、AgWC22C3覆CuNi等一系列的复合材料。但是，由于AgWC22C3(碳化钨具有高熔点、高硬度、低的膨胀系数)材料和纯Cu或CuNi热膨胀系数差别很大，加之AgWC22C3材料较难烧结，当烧结温度较高或烧结时间较长时，由于两层材料之间热膨胀系数差异较大，由膨胀系数较高的Cu层产生的张力和由膨胀系数较低AgWC22C3所产生的拉力组成的合力矩使产品发生严重弯曲，造成材料热应力较大，导致两层材料之间结合强度很差，甚至使得AgWC22C3覆Cu产品从覆合界面开裂、分层等；烧结温度较低或烧结时间较短时，虽然烧结后产品弯曲不明显，但是AgWC22C3层材料烧结不到位，导致该AgWC22C3层材料电阻率较高，硬度较低，AgWC22C3自身材料结合强度较差、易开裂，甚至在后续加工中发生散落。

如申请号为201110454839.9，公开号为102522229A的中国发明专利申请，该发明公开了一种银碳化钨复银镍铜电触头的生产工艺，以Ag、Ni、Cu合金粉代替Ag粉，加入了镍和铜，节约复层中的银含量，且钎着率、结合强度提高。此发明对于银碳化钨(工作层)中，WC或C含量较高时，如AgWC22C3，产品烧结后将会发生严重弯曲，造成产品开裂，此外该发明对于AgWC12C3复Ag的材料来说，的确节省了部分贵金属Ag，但是由于其焊接层仍为AgCuNi，相对Cu复层来说，成本仍然较高，同时由于Cu和Ni，Ag和Cu都是互为无限固溶的材料，因此随着烧结的进行，三种材料将会形成固溶体，其电阻率将会升高，进而会导致后续触点服役时温升较高等缺点。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足和缺陷，提供一种用于断路器的Ag-WC-C-X覆Cu电接触材料的制备方法，该方法无论在烧结温度高或烧结时间长，及烧结温度低或烧结时间短，都可以得到性能优异Ag-WC-C-X覆Cu电触头材料，且覆合界面结合强度高，Ag-WC-C-X烧结性能好，电阻率低，硬度高等特点。同时工艺简单，操作方便，成本低廉，对设备无特殊要求。本发明方法所制备材料其电寿命、耐电弧烧蚀性能及电导率均有较大的提高，并且加工性能十分优良。

为实现上述的目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种用于断路器的Ag-WC-C-X覆Cu电接触材料，所述电接触材料的工作层为Ag-WC-C-X层，焊接层为Cu层，其中活化剂X为一切能活化烧结且能够与银不互溶、与铜互溶的金属及其金属盐中一种或多种，X含量不低于整个电接触材料重量的4.5％；Ag-WC-C-X层厚度与Cu层厚度之比为1/3～9之间。

本发明提供一种用于断路器的Ag-WC-C-X覆Cu电接触材料的制备方法，包括以下步骤：

第一步，将碳化钨(WC)粉、活化剂(X)粉、石墨粉和银粉均匀混合，然后进行混粉，其中：活化剂(X)为一切能活化烧结且能够与银不互溶、与铜互溶的金属及其金属盐中一种或多种，X含量不低于混合粉体整体重量4.5％；

第二步，将第一步获得的混合粉体进行球磨；

第三步，将第二步得到的粉体进行造粒；