[发明专利]铜钨触头及其制备方法和应用

说明书

本申请涉及电工材料技术领域，具体而言，涉及一种铜钨触头及其制备方法和应用。铜钨触头的制备原料包括以下质量百分比的各组分：铜粉19.5％～24.3％、钨粉75.5％～80.1％及石墨烯0.2％～0.5％；钨粉包括粒度为5μm～6μm的第一钨粉、粒度为3μm～5μm第二钨粉和粒度为2μm～3μm第三钨粉，第一钨粉、第二钨粉和第三钨粉的粒度不相同。上述铜钨触头具有优异的耐烧蚀能力和耐磨性。

技术领域

本申请涉及电工材料技术领域，具体而言，涉及一种铜钨触头及其制备方法和应用。

背景技术

目前±800kV电压等级的直流高速开关(HSS)的断口端间可湿耐受直流电压为±1224kV，通电时长为1min，具备最大的直流小电弧开断能力为20A，长时直流电弧耐受能力为3175A，400ms/次，共计5次，无法满足目前多端柔性直流系统工况要求。触头是开关设备内灭弧室的接触元件，主要担负着通流或耐受电弧烧蚀的任务，其性能直接影响着开关设备的可靠运行。而且直流电弧对触头表面的烧蚀程度远比交流电弧更激烈与苛刻，因此无法沿用交流断流器的触头及制备工艺。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够提高耐烧蚀能力和耐磨性的铜钨触头及其制备方法和应用。

本申请一方面，提供一种铜钨触头，其制备原料包括以下质量百分比的各组分：

铜粉19.5％～24.3％、钨粉75.5％～80.1％及石墨烯0.2％～0.5％；所述钨粉包括粒度为5μm～6μm的第一钨粉、粒度为3μm～5μm第二钨粉和粒度为2μm～3μm第三钨粉，所述第一钨粉、所述第二钨粉和所述第三钨粉的粒度不相同。

在其中一个实施例中，所述第一钨粉、所述第二钨粉和所述第三钨粉的质量比为(10～20)：(25～70)：(5～15)。

在其中一个实施例中，所述铜钨触头的制备原料还包括质量百分比为1.1％～1.3％的镍粉。

在其中一个实施例中，所述铜钨触头的制备原料还包括质量百分比为0.02％～0.05％的微量金属元素；

可选地，所述微量金属元素包括钴和/或钼。

本申请一方面，还提供一种如上述所述的铜钨触头的制备方法，其包括以下步骤：

将所述钨粉及所述石墨烯混合后压制，制备钨骨架压坯；

对所述铜粉进行压制，制备铜块；以及

将所述铜块置于所述钨骨架压坯上，采用真空熔渗工艺对所述铜块和所述钨骨架压坯进行烧结。

在其中一个实施例中，将所述钨粉及所述石墨烯混合后压制的工艺具体包括：

将所述钨粉及所述石墨烯混合后，于真空度为20Pa～30Pa，温度为160℃～170℃，压力为600MPa～700MPa下压制5h～6h，再升温至1100℃～1280℃压制40min～60min；

可选地，所述升温至1100℃～1280℃的升温速率为250℃/min～300℃/min。

在其中一个实施例中，将所述铜块置于所述钨骨架压坯上之前，还包括对所述铜块的进行等离子体表面处理的步骤。

在其中一个实施例中，所述烧结的具体工艺包括：

在700℃～800℃烧结200min～240min，再升温至1280℃～1350℃烧结100min～140min。

在其中一个实施例中，所述混合的工艺为球磨；

可选地，所述球磨的转速为600r/min～750r/min。

本申请另一方面，进一步提供一种直流高速开关，所述直流高速开关的灭弧室所采用的触头包括上述所述的铜钨触头。