40]6)机械加工
[0041]对固溶和时效处理后的合金棒进行机械加工和修整(即根据零件形状进行车削、弯曲等机械加工)。
[0042]取本实施例的触头材料进行结合强度等的测试，测试结果为380MPa，高于目前高压开关厂所采用的256MPa标准，电导率61.5 % IACS，40V和40A直流负载实验条件下熔焊力< 7.8X102MPa，单位面积接触电阻< 27.6Ω/πι2，电触头单位面积总烧损量^3.7X10 3g/mm2，能够满足高压开关与断路器用自力型整体触头的要求。
[0043]实施例2
[0044]本实施例中铜合金材料用粉体组合物，由以下质量百分数的组分组成:WC粉末3.0%, CeO2粉末0.5 %，W粉末50.0 %，余量为Cu粉；Cu粉的粒度为300?400目，其他粉末的粒度均为2?5 μπι。
[0045]电触头，由以下步骤制备得到:
[0046]I) QCr0.5合金棒螺纹加工和预处理
[0047]将直径20mm的QCr0.5合金棒表面机械加工出M20mmX2.5mm的粗牙螺纹，并进行机械粘结前的预处理:依次进行10% Na2OVK溶液清洗脱脂、清水冲洗和烘干；其中QCr0.5合金棒为符合GB/T5233-2001规定的Cu-Cr合金，状态为硬化态Y ;10% Na2OyKS液进行清洗脱脂目的是除去QCr0.5合金棒表面粘附的油污；
[0048]2)粉末配制和混合
[0049]按照质量百分数准确取WC粉末、CeO2粉末、W粉末与Cu粉，采用V型混粉机充分混合3小时；
[0050]3)混合粉末的模具机械粘结预置
[0051]在QCr0.5合金棒表面预置上述混合后的粉末材料，预置后室温干燥2小时；预置前将混合均匀的粉末与粘结剂混合均匀，粘结剂为0.5%的松香酒精溶液，粘结剂的添加量为混合粉末质量的1.5%，预置层厚度为3.5mm ;
[0052]4)氩气保护高频感应加热熔焊
[0053]将上述机械粘结预置合金层的合金棒在氩气气氛保护高频感应熔焊装置中进行表面局部依次重熔处理，氩气流量为15L/min，感应圈宽50mm，感应圈移动速率5mm/s，感应加热温度1150°C，从一端匀速移动至另一端，处理后室温冷却；
[0054]5)固溶和时效处理
[0055]对氩气保护高频感应加热熔焊后的合金棒进行固溶和时效处理，以提高心部力学性能和导电率；固溶处理温度1000°C，氩气保护加热，保温30min，水冷；时效处理温度450°C，保温4h，空冷；
[0056]6)机械加工
[0057]对固溶和时效处理后的合金棒进行机械加工和修整。
[0058]取本实施例的触头材料进行结合强度等的测试，测试结果为317MPa，高于目前高压开关厂所采用的256MPa标准，电导率58.4% IACS，40V和40A直流负载实验条件下熔焊力< 5.2X102MPa，单位面积接触电阻< 65.ΙΩ/m2，电触头单位面积总烧损量
3.2 X 10 3g/mm20
[0059]实施例3
[0060]本实施例中铜合金材料用粉体组合物，由以下质量百分数的组分组成:WC粉末1.0%, CeO2粉末0.2 %，W粉末70.0 %，余量为Cu粉；Cu粉的粒度为300?400目，其他粉末的粒度均为2?5 μπι。
[0061]电触头，由以下步骤制备得到:
[0062]I) QCr0.5合金棒螺纹加工和预处理
[0063]将直径30mm的QCr0.5合金棒表面机械加工出M30mmX3.5mm的粗牙螺纹，并进行机械粘结前的预处理:依次进行10% Na2OVK溶液清洗脱脂、清水冲洗和烘干；其中QCr0.5合金棒为符合GB/T5233-2001规定的Cu-Cr合金，状态为硬化态Y ;10% Na2OyKS液进行清洗脱脂目的是除去QCr0.5合金棒表面粘附的油污；
[0064]2)粉末配制和混合
[0065]按照质量百分数准确取WC粉末、CeO2粉末、W粉末与Cu粉，采用V型混粉机充分混合2小时；
[0066]3)混合粉末的模具机械粘结预置
[0067]在QCr0.5合金棒表面预置上述混合后的粉末材料，预置后室温干燥2小时；预置前将混合均匀的粉末与粘结剂混合均匀，粘结剂为0.5%的松香酒精溶液，粘结剂的添加量为混合粉末质量的1.5%，预置层厚度为5_ ;
[0068]4)氩气保护高频感应加热熔焊
[0069]将上述机械粘结预置合金层的合金棒在氩气气氛保护高频感应熔焊装置中进行表面局部依次重熔处理，氩气流量为15L/min，感应圈宽50mm，感应圈移动速率0.lmm/s，感应加热温度1180°C，从一端匀速移动至另一端，处理后室温冷却；
[0070]5)固溶和时效处理
[0071]对氩气保护高频感应加热熔焊后的合金棒进行固溶和时效处理，以提高心部力学性能和导电率；固溶处理温度980°C，氩气保护加热，保温45min，水冷；时效处理温度480°C，保温1.5h，空冷；
[0072]6)机械加工
[0073]对固溶和时效处理后的合金棒进行机械加工和修整。
[0074]取本实施例的触头材料进行结合强度等的测试，测试结果为274MPa，高于目前高压开关厂所采用的256MPa标准，电导率43.6% IACS，40V和40A直流负载实验条件下熔焊力< 2.3X10 2MPa,单位面积接触电阻< 73.5Ω/πι2，电触头单位面积总烧损量
2.9 X 10 3g/mm20
[0075]上述实施例1?3中随着W添加量的升高，触头材料的界面结合强度下降，原因在于W是影响界面结合强度的最主要因素，W与Cu互不相容，界面上形不成合金结合层。
【主权项】
1.铜合金材料用粉体组合物，其特征在于:由以下质量百分数的组分组成:wc粉末1.0?5.0%，CeO2粉末0.2?1.0%，W粉末30.0?70.0%，余量为Cu粉末。2.根据权利要求1所述的铜合金材料用粉体组合物，其特征在于:所述Cu粉末的粒度为200?400目，其他粉末材料的粒度均为2?15 μ m。3.铜合金复合材料层，其特征在于:由权利要求1所述的铜合金材料用粉体组合物经混合、熔炼、成形制得，熔炼温度为1100?1180°C。4.电触头，其特征在于:包括基体及包覆在基体表面的如权利要求3所述的铜合金复合材料层，其厚度为2.0?4.5mm。5.电触头的制备方法，其特征在于:包括以下步骤:取权利要求1所述的铜合金材料用粉体组合物，混匀后得混合粉末，在混合粉末中加入粘结剂，混匀后包覆在Cu-Cr合金的表面形成包覆层，经加热熔焊制得铜合金复合材料层，再经固溶、时效、成形处理，即得。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于:所述粘结剂的加入量为混合粉末质量的1.0?2.0%。7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于:所述包覆层的厚度为2.5?5mm。8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于:所述加热熔焊的条件为:感应圈移动速率0.1?10mm/s，感应加热温度1100?1180°C。9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于:所述固溶处理的条件为:温度950?100℃，保温30?60min，氩气气氛。10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于:所述时效处理的条件为:温度.450 ?500°C，保温 I ?4h。
【专利摘要】本发明公开了一种铜合金材料用粉体组合物、复合材料层、电触头及其制备方法，属于电力工业电接触材料技术领域。本发明中铜合金复合材料的主要成分为W和Cu，能形成WCu合金，其中添加的CeO2和WC粒子弥散分布于WCu合金基体中，且电子逸出功比W低，既起弥散强化作用，又能使电弧得到有效分散，从而提高触头材料的耐电弧烧蚀性能、电弧稳定性、抗熔焊性能及强度等。本发明先在Cu-Cr合金表面预置Cu-W-WC-CeO2混合料层，在惰性气氛中进行高频感应加热熔焊，再经固溶、时效处理得到钨铜合金整体触头材料，其中复合材料层与基体的界面结合强度为260～380MPa，可满足高压开关与断路器用自力型整体触头的要求。
【IPC分类】H01H1/025, H01H11/04
【公开号】CN105118702
【申请号】CN201510425112
【发明人】田保红, 张毅, 李武会, 龙永强, 朱宏喜, 刘勇, 任凤章, 宋克兴, 李全安
【申请人】河南科技大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年7月17日