[发明专利]一种含硼的碳化钨铜合金及制备方法

说明书

本发明公开了一种含硼的碳化钨铜合金，按重量百分比，所述合金由如下组分构成：WC 49.97～80％，Cu 19.97～50％，B 0.01～0.03％；本发明还公开了该合金的制备方法，包括混料步骤、成型剂包覆步骤、压制成型步骤、烧结步骤、铜液熔渗步骤。本发明提供的含硼碳化钨铜材料组织结构均匀，硬度高，耐磨性好，其密度为12.5～12.9g/cm³，硬度为35～60HRC，电导率为16～35％。本发明方法的生产效率高，生产成本低。

技术领域

本发明属于碳化钨铜复合材料的生产领域，特别涉及一种含硼的碳化钨铜合金及其制备方法。

背景技术

电触头是开关电器的关键元件之一，担负着导通及分断电流的作用，其质量直接影响开关电器的使用寿命及运行可靠性。触头在导通或分断电路的瞬间，触头间会产生电弧放电，引起触头的电弧烧损，甚至熔焊。当长时间通过大的额定电流或短路电流时，触头间的接触电阻致使触头温升，出现氧化，甚至熔焊等等。所以衡量一种触头材料的优劣不仅要从材料的物理机械性能方面进行评价，还必须考虑其诸多的电性能，如抗电弧侵蚀、耐压强度、抗熔焊性能、截流水平、耐磨性等。开关电器应用于不同的范围和环境时，对触头材料的要求也不尽相同。如中压真空断路器，要求材料有高的开断能力，但对截流值的要求可适当放宽，而低压真空接触器，其对开断能力要求相对较低，但要求很低的截流值且耐磨性好能频繁操作，以提高其使用寿命。不同的应用场合，选用不同特性的触头材料，这促使了触头材料的不断发展。

钨及碳化钨铜复合材料是一类具有优良综合性能的新型功能材料，既具有优良的导电性，又具有高的强度、硬度和优异的高温性能，因其良好的抗电蚀、抗熔焊性和低的截流值等特性，广泛应用于高、中、低压电器。碳化钨铜采用高品质碳化钨粉应用压制成型-高温烧结-渗铜工艺生产制造，碳化钨的含量从50％到80％(重量百分比)，其组织均匀而致密，性能十分优异，具有耐高温、耐电弧烧蚀、强度高、比重大、导电、导热性好，易于切削加工等特点，相比钨铜合金，碳化钨铜合金具有更高的硬度、耐磨性和抗电弧腐蚀性能，如WC70Cu30硬度为37HRC，加入镍、硅元素后硬度达47HRC，耐磨性也更加优异。

奥地利的Plansee公司对碳化钨铜合金的研究较为深入，其产品已经占据国内外各大市场，碳化钨铜高的硬度、良好的耐磨性能更使其得到了广泛的应用。我国自上世纪80年代开始进行碳化钨铜合金的研究，其中WC-Cu(40)合金作为低压(6kV以下)真空开关管的触头材料得到了迅速发展，该合金材料综合了铜的良好导电导热性和碳化钨的高熔点、高硬度、耐腐蚀等优良特性，兼具成本也低等优点得到了各真空开关生产厂家的认可。90年代初，机械电子工业部公布了碳化钨铜合金的标准SJ/T10168.4-91，规定了碳化钨铜合金的三种牌号，分别为F6000E、F6001E、F6002E，对应碳化钨含量为80、70、60％，之后未对碳化钨铜合金进行标准更新，但随着产品的推广和使用，国外对碳化钨铜合金进行了新的改革，目前常用于生产的碳化钨铜合金主要有TC5、TC10、TC20、TC53四个牌号，碳化钨含量分别为50、56、70、70.12％，且综合性能优异，如表1所示。

表1碳化钨铜合金的牌号与性能

从表1中可看出，为了提高碳化钨铜合金的硬度，加入了镍及硅元素，镍和硅的加入使得碳化钨铜合金硬度提高，导电率下降。因此，为了进一步提高现有碳化钨铜合金的硬度、耐磨性及抗电弧烧蚀能力，需要找到性能更加优异的碳化钨铜合金及其制备方法。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种含硼的碳化钨铜合金及其制备方法，本发明的合金产品克服了现有合金导电率低，成本高的问题，采用本发明工艺制备的碳化钨铜合金组织结构均匀，硬度高，耐磨性高，导电率好，其生产工艺效率高，生产成本大大降低。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：