[发明专利]一种银碳化钨电接触材料制备方法

说明书

本发明公开了一种银碳化钨电接触材料及其制备方法，采用了一种粉体制备与混粉一体化设备，上层喷盘接通喷粉装置，下层喷盘接通高压水，将弥散强化相混合粉末装入喷粉装置中，在高压水雾化制备银粉的过程中，以惰性气体为载体将弥散强化相混合粉末喷射进入银熔液中，固态弥散强化相混合粉末被高温的液态银包裹形成稳定的冶金结合，然后再经过高压水破碎冷却形成均匀的混合粉颗粒，混合粉颗粒经过烘干‑压锭‑挤压等工序加工成电接触材料。与传统的粉末冶金制备工艺相比较，本发明具有弥散强化相颗粒在银基体中的分布均匀性高、弥散强化相颗粒与银基体结合强度高、制造过程绿色环保、生产周期短等显著优点。

技术领域

本发明属于电工触头材料领域，具体是指银碳化钨电接触材料制备方法。

背景技术

电触头是电器开关的核心元件，是影响电器开关通断能力和可靠性的关键因素，其性能直接影响着电器开关的可靠性和稳定性，电器开关要求触头材料具有良好的导电、导热性，低而稳定的接触电阻、高的耐侵蚀性和抗熔焊性等。

碳化钨具有很高的硬度和熔点，同时银与碳化钨两者不互溶，所以银碳化钨材料兼具优良的耐电弧侵蚀能力、高分断能力、抗磨损能力等优点，能够在大电流电压下工作，广泛应用于各种断路器中。例如应用于断路器领域的银碳化钨40材料通常采用粉末冶金工艺制备，传统的制造工艺是机械混粉-初压粉坯-熔渗-复压成型-表面处理。近年来，由于银碳化钨材料优良的抗熔焊性能和抗烧损性能，部分低碳化钨含量的银碳化钨(碳化钨含量≤20％，质量百分比)材料已经成功应用于部分特殊要求的继电器和接触器领域，这种低碳化钨含量的银碳化钨(碳化钨含量≤20％，质量百分比)材料，常规的加工方式是，银粉和碳化钨粉机械混合，等静压压锭，气氛保护烧结后挤压成为线材，经过拉拔和气氛保护退火加工，冷镦成型制打铆钉触点或者片状触点。上述加工过程中，由于银和碳化钨密度差异较大(碳化钨的密度是15.5g/cm³，银的密度是10.5g/cm³)，采用机械混粉的加工方式，无法保障作为弥散强化相的碳化钨颗粒在银基体中的分布均匀性，从而影响触头性能的一致性；等静压加工的银碳化钨粉体锭子，挤压前的烧结过程中，只能采用固相烧结工艺，烧结温度低于银的熔点，由于碳化钨和银之间的润湿性很差，所以固相烧结过程对银和碳化钨之间的结合强度的提升有限。结合应用于断路器领域的银碳化钨材料加工方法可知，采用液相熔渗工艺可以有效提升银和碳化钨之间的结合强度，但是这种工艺在现有加工方式下，无法应用于采用混粉-烧结-挤压工艺生产的低碳化钨含量银碳化钨材料之中。低碳化钨含量银碳化钨材料，提升银和碳化钨之间的结合强度，可以提高材料的抗电弧烧损能力，从而提升接触器或者继电器的电寿命。

银基体中的碳化钨和添加物对银基体而言都属于弥散强化相，通过弥散强化的方式提高银基体的抗电弧侵蚀性和抗熔焊性，所以，弥散强化相在银基体中的分布均匀性以及银和弥散强化相之间的结合强度，对触头材料电性能的抗烧损性能和导电性能有着决定性的影响。因此如何改善银基体与弥散强化相粉末之间的分布均匀性，提高两者的结合强度，一直是电接触材料研发领域的一个重要研发方向。

在传统的粉末冶金工艺基础上，国内外的电触头材料生产企业为了改善银基体与弥散强化相粉末之间的分布均匀性，提高两者的结合强度，先后开发了多种材料制备工艺。例如采用共沉积、化学包覆等方法来提高银基体与弥散强化相之间的分布均匀性与结合强度。以上加工方式相对于传统的粉末冶金工艺对银基体和弥散强化相之间的分布均匀性与结合强度都有了不同程度的提升，但是仍然存在诸多的缺陷。

专利CN200910047561.6公布了一种银碳化钨电接触材料的制备方法，采用机械混粉方式将银粉与碳化钨粉混合,然后压制成粉坯，在所述粉坯上放上银片，在熔渗炉中银片熔渗进粉坯，得到银碳化钨电触头。这种加工方式工艺简单，能够大批量生产，采用液相熔渗的的方式也可以保证银和碳化钨之间的结合强度，但是这种方式只适合加工断路器用高碳化钨含量的银碳化钨触点材料，并不适合加工混粉-挤压型的低碳化钨含量的银碳化钨材料。