技术领域：
本发明涉及熔体合金领域，具体地说，是一种适用于熔断器的高强抗氧化熔体合金材料的制备方法。
背景技术：
：随着社会经济的不断发展，电子设备得到广泛应用，熔断器的需求也随之增加。熔断器是根据电流超过规定值一段时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开；运用这种原理制成的一种电流保护器。熔断器广泛应用于高低压配电系统和控制系统以及用电设备中，作为短路和过电流的保护器，是应用最普遍的保护器件之一。熔断器一般由绝缘底座或支持件、触头、熔体等组成，熔体是熔断器的主要工作部分，熔体相当于串联在电路中的一段特殊的导线，当电路发生短路或过载时，电流过大，熔体因过热而熔化，从而切断电路。熔体材料具有相对熔点低、特性稳定、易于熔断的特点。其中，熔体材料大多采用铅锡合金、镀银铜片、锌、银等金属。由于熔断器是一次性用品，而白银是天然的货币，用纯银作为熔体材料，成本较高，同时，铅对人体和环境有较大的危害。申请号为200380100152.9的发明专利公开了Sn-Bi-In合金熔体，该熔体强度较低，容易发生变形，熔体的变形会导致熔体电阻发生变化，从而影响熔体的使用性能。另一方面，熔体要长期暴露在空气中，为了防止合金熔体因氧化而影响熔体的电阻，亟需对合金熔体的抗氧化性能进行提升。技术实现要素：本发明的主要目的在于提供一种高强抗氧化合金材料的制备方法，以解决现有技术的不足，提高熔体合金材料的强度和抗氧化性，从而有效避免合金熔体因强度不高而变形，以及因氧化而影响熔体电阻的问题。为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种高强抗氧化合金材料由芯部和镀铜层组成，其中，所述芯部由以下重量百分比含量的组分组成：锡42％～45％、铜13％～16％、铝0.5％～1.2％、镁1.2％～1.8％、钪0.2％～0.5％、不可避免杂质含量≤2wt％，其余为铁。根据本发明的一实施例，镀铜层的厚度为0.10～0.15mm。一种高强抗氧化合金材料的制备方法，其包括步骤：(A)芯部成型，将相应质量百分比的铁、铜、铝、镁混合均匀，形成混合料；将锡加热到520～550℃，加入钪搅拌均匀后再加入混合料，再次搅拌均匀后加入到成型模具中，温度降到150℃以下，得以把合金材料从模具中取出，完成成型，得到芯部毛坯；(B)芯部致密，将芯部毛坯放入加压模具中，连加压模具一起加热到210～220℃，然后对加压模具内的芯部毛坯进行加压，压强为5MPa～8MPa，保压10～15min，冷却到室温，取出芯部毛坯；(C)去应力，将步骤(B)中得到的芯部毛坯，加热到90℃～110℃，保温60～80min，然后冷却到室温；以及(D)铜层电镀，对步骤(C)中得到的芯部毛坯的表面进行电镀铜，镀铜层的厚度为0.10～0.15mm。根据本发明的一实施例，所述步骤(A)的芯部成型和所述步骤(B)的芯部致密在氢气环境下完成，氢气压强不大于6000Pa。根据本发明的一实施例，所述步骤(A)中的铁、铜、铝、镁、钪为粉体，粒度不大于350目。本发明同现有技术相比，主要具有以下优点和有益效果：(1)在芯部材料中，锡为低熔点金属，熔点约231℃，容易熔化和熔断，铜的导电性能良好，加入铜使得合金熔体在未熔断时有良好的导电性能，此外，铜的加入还可以提高合金熔体的强度；铁的加入，使得合金熔体在受到较大电流时，熔体内部局部温度较高，这时铁可以和锡形成合金，铜可以和铝形成合金，镁可以和锡形成合金，电阻变大，从而加速合金熔体的熔断，另外，铁的加入，还可以降低合金熔体的成本；(2)在制备步骤(A)中，将Sn加热到520～550℃，远远高于Sn的熔点，得以提高Sn的活性，从而提高Sn与Cu、Fe的结合，由于Sn在550℃以上会与Fe形成金属化合物，因此加热温度应不大于550℃；所述步骤(A)和步骤(B)需在氢气环境下完成，氢气压强不大于6000Pa，是由于Sn、Fe在温度较高时，会生成氧化物，生成的氧化物会影响合金熔体的性能；加入的Sc能够和氧及杂质反应，净化基体，另外少量的氢气可以与Fe、Cu等表面附着的氧进行反应，除去表面上的氧；(3)在制备步骤(B)中，将芯部毛坯放入加压模具中，加热到一定温度再加压，得以提高合金熔体的致密度，达到进一步提高强度的目的；(4)在制备步骤(C)中，去应力得以去除合金熔体内部的应力，从而延长合金熔体的使用寿命；(5)由于在Sn的表面很难直接镀铜，在芯部中加入的Cu、Fe，都和电镀铜有良好的亲和性，可以改善合金熔体的电镀性能，加入Cu、Fe后得以直接在合金熔体的芯部上进行电镀；其中，镀铜层得以有效防止合金熔体氧化，避免长期暴露在空气中而氧化，从而影响熔体电阻；镀铜层不能太厚，太厚会导致合金熔体很难断；也不能太薄，镀层太薄，在运输或使用的时候，铜层容易磨光；此外，由于铜的强度大于锡的强度，镀铜层也得以增加合金熔体的强度。具体实施方式以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。实施例1一种高强抗氧化合金材料由芯部和镀铜层组成，其中，所述芯部由以下重量百分比含量的组分组成：锡42％、铜15％、铝1.0％、镁1.2％、钪0.2％、不可避免杂质含量2wt％，其余为铁。所述高强抗氧化合金材料的制备方法包括步骤：(A)芯部成型，按照配比把Fe、Cu、Al、Mg混合均匀，形成混合料；把Sn加热到520℃，加入Sc搅拌均匀后再加入混合料，再次搅拌均匀后加入到成型模具中，温度降到150℃以下时，可以把合金材料从模具中取出，完成成型，得到芯部毛坯，本步骤在氢气环境下完成，氢气压强不大于6000Pa；本步骤加入的Fe、Cu为粉体，粒度不大于350目；(B)芯部致密，把芯部毛坯放入加压模具中，连加压模具一起加热到210℃，然后对加压模具内的芯部毛坯进行加压，压强为5MPa，保压10，然后冷却到室温，取出芯部毛坯，本步骤在氢气环境下完成，氢气压强不大于6000Pa；(C)去应力，把(B)中得到的芯部毛坯，加热到90℃，保温60min，然后冷却到室温；(D)铜层电镀，把步骤(C)中得到的芯部毛坯，在表面进行电镀铜，镀铜层厚度为0.10mm。实施例2一种高强抗氧化合金材料由芯部和镀铜层组成，其中，所述芯部由以下重量百分比含量的组分组成：锡43％、铜14％、铝0.8％、镁1.6％、钪0.5％、不可避免杂质含量1.8wt％，其余为铁。所述高强抗氧化合金材料的制备方法包括步骤：(A)芯部成型，按照配比把Fe、Cu、Al、Mg混合均匀，形成混合料；把Sn加热到530℃，加入Sc搅拌均匀后再加入混合料，再次搅拌均匀后加入到成型模具中，温度降到150℃以下时，可以把合金材料从模具中取出，完成成型，得到芯部毛坯，本步骤在氢气环境下完成，氢气压强不大于6000Pa；本步骤加入的Fe、Cu为粉体，粒度不大于350目；(B)芯部致密，把芯部毛坯放入加压模具中，连加压模具一起加热到215℃，然后对加压模具内的芯部毛坯进行加压，压强为6MPa，保压12min，然后冷却到室温，取出芯部毛坯，本步骤在氢气环境下完成，氢气压强不大于6000Pa；(C)去应力，把(B)中得到的芯部毛坯，加热到95℃，保温65min，然后冷却到室温；(D)铜层电镀，把步骤(C)中得到的芯部毛坯，在表面进行电镀铜，镀铜层厚度为0.12mm。实施例3一种高强抗氧化合金材料由芯部和镀铜层组成，其中，所述芯部由以下重量百分比含量的组分组成：锡44％、铜13％、铝0.5％、镁1.8％、钪0.4％、不可避免杂质含量1.6wt％，其余为铁。所述高强抗氧化合金材料的制备方法包括步骤：(A)芯部成型，按照配比把Fe、Cu、Al、Mg混合均匀，形成混合料；把Sn加热到540℃，加入Sc搅拌均匀后再加入混合料，再次搅拌均匀后加入到成型模具中，温度降到150℃以下时，可以把合金材料从模具中取出，完成成型，得到芯部毛坯，本步骤在氢气环境下完成，氢气压强不大于6000Pa；本步骤加入的Fe、Cu为粉体，粒度不大于350目；(B)芯部致密，把芯部毛坯放入加压模具中，连加压模具一起加热到220℃，然后对加压模具内的芯部毛坯进行加压，压强为7MPa，保压14min，然后冷却到室温，取出芯部毛坯，本步骤在氢气环境下完成，氢气压强不大于6000Pa；(C)去应力，把(B)中得到的芯部毛坯，加热到100℃，保温70min，然后冷却到室温；(D)铜层电镀，把步骤(C)中得到的芯部毛坯，在表面进行电镀铜，镀铜层厚度为0.14mm。实施例4一种高强抗氧化合金材料由芯部和镀铜层组成，其中，所述芯部由以下重量百分比含量的组分组成：锡45％、铜16％、铝1.2％、镁1.7％、钪0.3％、不可避免杂质含量1.9wt％，其余为铁。所述高强抗氧化合金材料的制备方法包括步骤：(A)芯部成型，按照配比把Fe、Cu、Al、Mg混合均匀，形成混合料；把Sn加热到550℃，加入Sc搅拌均匀后再加入混合料，再次搅拌均匀后加入到成型模具中，温度降到150℃以下时，可以把合金材料从模具中取出，完成成型，得到芯部毛坯，本步骤在氢气环境下完成，氢气压强不大于6000Pa；本步骤加入的Fe、Cu为粉体，粒度不大于350目；(B)芯部致密，把芯部毛坯放入加压模具中，连加压模具一起加热到220℃，然后对加压模具内的芯部毛坯进行加压，压强为8MPa，保压15min，然后冷却到室温，取出芯部毛坯，本步骤在氢气环境下完成，氢气压强不大于6000Pa；(C)去应力，把(B)中得到的芯部毛坯，加热到110℃，保温80min，然后冷却到室温；(D)铜层电镀，把步骤(C)中得到的芯部毛坯，在表面进行电镀铜，镀铜层厚度为0.15mm。对各实施例制备的合金熔体进行性能测试。其中抗拉强度测试方法采用GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》；试验设备采用WDW-300A电子万能试验机；合金熔体的芯部材料的实际密度采用浮力法，仪器采用金属材料密度计AU-200ME。实施例1至实施例4制备的所述高强抗氧化合金材料的芯部性能测试如表1所示。表1实施例1-4的合金材料的芯部性能参数由表1可知，通过实施例1至4制备的所述高强抗氧化合金材料，芯部材料抗拉强度可达75～85MPa，致密度为≥98％，合金熔体的整体强度会因合金熔体的大小而不同，但因为铜的强度一般大于220MPa，所以合金熔体的整体强度大于芯部材料强度，因此本发明使用芯部材料强度进行表述，本发明所述的致密度，其计算方法为，先根据芯部材料的各种成分比例、密度，计算出理论密度，然后使用芯部材料的实际密度除以理论密度。其中，使用申请号为200380100152.9专利文献制作的Sn-Bi-In合金熔体，抗拉强度为20～30MPa。从而所述高强抗氧化合金材料不含有银等贵重金属，成本较低，同时不含有铅等污染元素，绿色环保。实施例5至实施例8实施例5-8中的所述高强抗氧化合金材料的制备方法同实施例3，不同之处在于所述芯部的组分含量。实施例5至实施例8中的芯部材料的各组分含量见表2，实施例5至8制备的所述高强抗氧化合金材料的芯部性能测试如表3所示。表2实施例5-8的芯部材料的各组分含量表3实施例5-8的合金材料的芯部性能参数实施例抗拉强度MPa致密度例53885例63082例72884例81578以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。当前第1页1 2 3