[发明专利]一种高抗熔焊铜铬细晶复合触头的制备方法

说明书

本发明涉及一种高抗熔焊铜铬细晶复合触头的制备方法，属于铜铬触头制造技术领域，本发明的制备方法包括：混粉、3D打印、热处理、线切割以及表面处理，其中复合层为CuCr（0.5‑2%）合金粉，触头层为CuCr（10‑50%）Te（0.2‑1%）复合粉，以3D打印工艺为基础制备铸态复合触头，能够实现触头层与复合层之间的界面平齐，致密度大为提高，通过骤冷及热处理使固溶在Cu中的Cr相析出，且Cr相极为细小，同时CuTe相析出，形成CuTe脆性相，解决了铸态组织抗熔焊性能差的问题。

技术领域

本发明涉及铜铬触头制造技术领域，具体是涉及一种高抗熔焊铜铬细晶复合触头的制备方法。

背景技术

铜铬合金触头材料由于具有优良的综合性能，是目前公认的真空断路器使用最佳的材料，而CuCr/Cu系列复合触头相比常规的CuCr触头具有高的电导率和热导率，并且仅需约1.5 mm的CuCr层就可以满足要求，大大减小了厚度，同时在与导电杆焊接过程使用普通的AgCu焊料就可以满足要求，而不需要昂贵的PdAgCu焊料，因此能够降低成本。

但是目前CuCr/Cu系列复合触头多是以粉末冶金法制备，相比常规铸态法制备的触头，虽然抗熔焊性能良好，但是其致密度低，Cr相粗大，因此其综合性能差，限制了该类产品的应用范畴。并且由于Cu层强度低，在使用过程容易变形，造成开断失败等问题，同时CuCr层与Cu层的结合面很难保证平齐，制备难度较大，最后该种工艺制备的毛坯还需要进行后续车、铣等多道工序进行机械加工，不仅样式单一简单，而且造成流程长、工序多，极大的增加了生产制造成本。

专利CN109355524A公开了一种用于真空断路器的铜铬触头材料及制备方法，其由以下重量百分比的成分组成：Cr为20-60 ％，余量为Cu；其原材料分别为30-350 μm的铬粉以及350 μm以下的铜粉，对比于现有模具压制、烧结工艺可大批量稳定化生产，且可批量化生产出大规格铜铬触头，工艺过程简单、加热过程只有30-90min，生产出的触头组织致密、无气孔等缺陷，以及耐电弧侵蚀性能好，但耐高温差软化温度低，抗熔焊性较弱，无法满足特殊场合使用要求。

发明内容

本发明针对上述存在的问题提供了一种高抗熔焊铜铬细晶复合触头的制备方法。

本发明的技术方案是：一种高抗熔焊铜铬细晶复合触头的制备方法，包括以下步骤：

S1：混粉

将Cu粉、Cr粉、Te粉按重量要求配比，其中Cr：10-50 %，Te：0.2-1%，Cu：余量，将配比称重后的CuCrTe混合粉在氩气保护下进行球磨混粉，得到球磨混粉后CuCrTe混合粉；同时制备得到CuCr合金粉，其中Cr：0.5-2%，Cu：余量；

S2：3D打印

S2-1：将步骤S1所得CuCr合金粉装入3D打印设备的第一粉槽，将步骤S1所得球磨混粉后CuCrTe混合粉装入3D打印设备的第二粉槽；

S2-2：将3D打印的基板安装在成型平台上，随后安装并调平铺粉系统，关闭舱门，对打印区间及粉槽采用99.99 %的氩气进行洗气，同时导入打印模型和程序，准备打印；

S2-3：按照程序设定首先从第一粉槽开始铺粉打印CuCr复合层，随后从第二粉槽进行铺粉打印CuCrTe触头层，每打印一层则升降机构控制成型平台下降一层铺粉厚度的高度，打印过程中对基板降温至-35℃，同时使用液氮对打印前的合金粉末、打印后的熔融金属分别对应进行合金粉末降温、熔融金属骤冷处理，所述液氮的喷射高度距基板为15-17cm，喷射半径为9-10mm，喷射速度为3.5-4.5m/s，在打印结束前0.5h对基板进行预热处理，持续打印直到得到图纸要求的合金毛坯；

S3：热处理

将步骤S2-3所得合金毛坯进行热处理，热处理温度设定为450-500℃，保温一段时间后冷却降温，保温一段时间后得到热处理后的合金毛坯；