一种超细高弥散银钨电接触材料的制备方法与流程

本发明属于电触头材料领域，具体是指超细高弥散银钨电接触材料的制备方法。

背景技术：

电弧烧损实质上是电弧能量对触点材料产生的热-力作用，在触点表面发生加热、熔化、气化、流动、凝固等物理冶金过程，导致触点表面产生软化、喷溅、流动、裂纹等现象。提高触点电气使用性能对材料而言就是要求材料通过组元和组织的优化设计与制备，延缓或减轻上述物理冶金过程的发生。

传统银钨电触头材料由于组织中存在钨团聚现象，银无法完全渗入而引起孔洞。材料组织内部的聚集、孔洞由于结合强度差，常常是裂纹快速扩展通道，在触点工作过程中，在电弧的热-力作用下，加速材料烧损。因此制备一种组织均匀弥散的银钨电接触材料非常有必要。

专利cn104209520公开一种电触头的制作方法采用液态造孔剂对骨架熔渗性能进行改进，改善因固态粉末无法将骨架粉体相互隔离造成的闭孔，但仍是实心钨粉颗粒间的均匀化过程，无法进一步细化组织，单个钨粉颗粒仍可视为局部的“钨聚集”现象。

专利cn105779804一种泡沫骨架结构增强金属基复合材料及其制备方法中泡沫骨架表面强化一层高导热材料，再采用压力熔渗技术将泡沫骨架与金属基体复合。专利中主要通过各种复杂工艺在泡沫骨架内部形成不同取向的高导热颗粒、超硬耐磨颗粒及导电颗粒组成的强化层，以达到最大限度提升复合材料导热效果的目的。专利中的泡沫金属骨架结构，主要作为强化层支撑体的结构件，其作用等同于泡沫陶瓷骨架；内部孔径粗大，无法获得超细弥散组织的功能效果。

以上发明均未涉及一种具有高而稳定抗电弧烧损性能的超细高弥散银钨电接触材料制备方法。

技术实现要素：

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种具有高而稳定抗电弧烧损性能的超细高弥散银钨电接触材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是包括以下步骤：

s01：将球形泡沫钨粉与活化元素以（99-99.5）：（0.5-1）的质量比进行预混1-3小时，得到预混粉体；本步骤泡沫钨粉中加入活化元素促使钨在银中溶解，并形成活化元素与钨的高扩散性界面中间相，有利于银渗入骨架孔隙中形成致密的电接触材料；

s02：将预混粉体与银粉以（60-75）：（25-40）的质量比进行混合5-9小时得到混合粉末；

s03：将混合粉末压制成30-45%孔隙率的骨架；

s04：骨架在真空烧结炉中于50-120pa的气氛下，600-800℃，2-4小时进行骨架排气；本步骤泡沫钨粉制备的骨架在真空气氛进行预烧排气，有利于降低熔渗过程中的毛细管阻力，形成致密的电接触材料；

s05：将熔渗用银片放在骨架上，在氢气气氛中，1000-1300℃，0.5-2小时进行熔渗，，从而将熔渗用银片中银熔渗填充到骨架的孔隙中。

进一步设置是所述的泡沫钨粉为0.5-6um球形多孔钨粉，其孔隙形态为类网状结构，孔径0.01-5um，孔率50%-99.9%。

进一步设置是活化元素为be、al、ti、ta、nb、ni-p、li中的一种或多种组合。

本发明的创新机理是：

本发明的技术方案是采用颗粒内部具有大量连通孔隙的球形泡沫钨粉作为骨架粉原料，通过对骨架在真空气氛进行预烧排气，降低熔渗过程中孔隙的毛细管阻力；同时体系中加入的活化元素促使钨在银中溶解，并形成活化元素与钨的高扩散性界面中间相，有利于银充分渗入骨架粉体间与骨架粉体颗粒内的孔隙中形成致密的电接触材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：所制备的银钨电接触材料中，银不仅可以在钨颗粒间形成连通网络，同时可以渗入钨颗粒内部孔隙与外部形成整体网络，并保持各相连续性。由于电弧具有高能量密度、短时且随机的特点，使电弧侵蚀过程触点材料相变较复杂。一个超细高弥散分布体系中，钨分布均匀化有效抵抗电弧热-力作用，减少银的熔化、气化与喷溅；银分布均匀化有效提高触点导流性，降低体电阻，快速导电导热。两相交互作用，电弧侵蚀过程触点表面各微区范围内成分与形貌变化较小，从而表现出高而可靠的电弧烧损性能。

附图说明

图1本发明实施例一的sem对照图，图1中左图为常规工艺，右图本申请工艺；

图2本发明实施例二的sem对照图，图1中左图为常规工艺，右图本申请工艺；

图3本发明实施例三的sem对照图，图1中左图为常规工艺，右图本申请工艺。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明作进一步地详细描述。

实施例一：

以agw50材料制备为例

1）将球形泡沫钨粉与活化元素（be、ti、nb）以99.3：0.2：0.3：0.2的比例进行预混2小时；球形泡沫钨粉粒径2um，孔径0.1-0.5um，孔率90%；

2）将预混粉体与银粉以65：35的比例进行混合6小时得到混合粉末；

3）将混合粉末压制成35%孔隙率的骨架；

4）骨架在真空烧结炉中于100pa真空气氛下，800℃，2小时进行骨架排气；

5）将剩余重量的银片放在骨架上，在氢气气氛中，1300℃，0.5小时进行熔渗。

实施例二：

以agw55材料制备为例

1)将球形泡沫钨粉与活化元素（ta、ti、ni-p）以99.1：0.3：0.5：0.1的比例进行预混1小时；球形泡沫钨粉粒径5um，孔径0.3-0.8um，孔率85%；

2)将预混粉体与银粉以70：30的比例进行混合7小时得到混合粉末；

3)将混合粉末压制成38%孔隙率的骨架；

4)骨架在真空烧结炉中于80pa真空气氛下，750℃，1.5小时进行骨架排气；

5)将剩余重量的银片放在骨架上，在氢气气氛中，1200℃，1小时进行熔渗。

实施例三：

以agw60材料制备为例

1)将球形泡沫钨粉与活化元素（al、li、nb）以99.5：0.1：0.3：0.1的比例进行预混1小时；球形泡沫钨粉粒径3um，孔径0.2-0.6um，孔率95%；

2)将预混粉体与银粉以75：25的比例进行混合6小时得到混合粉末；

3)将混合粉末压制成42%孔隙率的骨架；

4)骨架在真空烧结炉中于50pa真空气氛下，700℃，4小时进行骨架排气；

5)将剩余重量的银片放在骨架上，在氢气气氛中，1000℃，2小时进行熔渗。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。