[发明专利]一种耐蚀性良好的高压隔离开关触头及其制备方法

说明书

本发明为一种耐蚀性良好的高压隔离开关触头及其制备方法，属于高压隔离开关零部件领域，针对现有高压隔离开关触头易发生硫化腐蚀进而降低高压隔离开关使用寿命的问题，采用技术方案如下：一种耐蚀性良好的高压隔离开关触头的制备方法，包括如下步骤：将纯铜基体表面清洗打磨干净，置于氩气环境中；将纯铝球形粉末填装进激光合金化设备上，启用蓝光激光器，采用同步送粉方式，使纯铜基体表面产生一层铜铝合金层，获得复合基材；将复合基材制备成高压隔离开关触头。本申请的高压隔离开关触头具有良好的抗大气氧化性能和抗硫化性能；结合强度高，铜铝合金层不容易脱落，保证使用寿命；铜铝合金层不存在硬脆的金属间化合物，可有效避免电偶腐蚀。

技术领域

本发明属于高压隔离开关零部件领域，特别涉及一种耐蚀性良好的高压隔离开关触头及其制备方法。

背景技术

高压隔离开关是变电所、电厂安全运行的核心部件，通过隔离开关的触头能够实现设备接通和分断电路，为此，开关类设备的服役时长取决于触头的寿命。触头不仅需要具备高的电导率、热导率和抗熔焊性能，还需具备合适的硬度及相对较低的接触电阻。铜具有良好的导电、导热等优良特性，因此高压隔离开关的触头应优选纯铜制作。但高压隔离开关主要安装在户外，纯铜材质的触头直接暴露在大气环境容易形成氧化膜，而氧化膜导电、导热性能较差，会恶化电接触，进而带来接触不良等电气隐患。因此，现有的户外高压隔离开关的动、静触头防护部位多采用纯铜普通镀银或镀硬银设计，这种方式可以获得的触头具有良好的导电性、导热性以及低而稳定的接触电阻，但存在易腐蚀的问题。触头易发生硫化腐蚀的主要原因：户外高压隔离开关在实际应用中大多直接暴露在大气中，特别是在沿海工业高湿、高盐、高硫环境下，银在大气中易被氧化形成氧化银，氧化银在湿润的环境中易与大气中的硫化物反应生成硫化银。而硫化银会破坏触头表面的导电性，进而引发隔离开关的电气故障。为此，亟需改善触头的抗硫性能，进而提高户外高压隔离开关的使用寿命。

发明内容

针对现有高压隔离开关触头易发生硫化腐蚀进而降低高压隔离开关的使用寿命的问题，本发明提供一种耐蚀性良好的高压隔离开关触头及其制备方法，采用蓝光激光器制备具有铜基体和铜铝合金层的高压隔离开关触头，且铜铝合金层的显微结构仅为单一面心立方固溶体，既能保证与铜基体结合强度，又能确保形成的高压隔离开关触头具有良好的抗硫性能。

本发明第一发明目的是提供一种耐蚀性良好的高压隔离开关触头的制备方法，其包括如下步骤：

步骤1，将纯铜基体表面清洗打磨干净，置于氩气环境中；

步骤2，将纯铝球形粉末填装进激光合金化设备上，启用蓝光激光器，采用同步送粉方式在纯铜基体表面进行激光合金化，在激光功率400-600W、送粉量0.3-1.0rpm/min、移动速度10-50mm/s条件下，使纯铜基体表面产生一层铜铝合金层，获得复合基材；该铜铝合金层具有单一面心立方固溶体结构；

步骤3，采用机械加工将复合基材制备成高压隔离开关触头。

本申请的高压隔离开关触头具有良好的耐蚀性主要原因为：1.铜铝面心立方结构具有良好的抗大气氧化性能和抗硫化性能，即使长期暴露在高硫、高盐、潮湿环境，也不产生明显的表面腐蚀层；2.铜铝合金层与纯铜基体为物理冶金结合，结合强度高，铜铝合金层不容易脱落，保证触头能够承受频繁断开与合闸过程的摩擦磨损，使用寿命良好；3.铜铝合金层不存在硬脆的金属间化合物，可有效避免电偶腐蚀。

纯铜在红外波段对激光吸收率低，而在蓝光波段的吸收率相对较高，本发明采用蓝光激光器，能够保障激光合金化的顺利进行，以便获得具有单一面心立方固溶体结构的铜铝合金层。

进一步地，步骤1中，采用的设备为同步送粉的蓝光激光合金化试验箱，试验箱内充满氩气，氩气纯度为99.99％，压强为0.1MPa。采用氩气的目的和作用是给样品提供一个惰性氛围，避免激光合金化过程产生氧化物夹杂。