一种高强度银碳化钨触头及其制备方法与流程

本发明属于电接触材料，尤其是指一种高强度银碳化钨电触头材料及其制备方法。

背景技术：

1、电触头亦称触点或接点，是电器开关、仪器仪表等的接触元件，担负着通断电流的任务，因此，它的性能直接影响着开关电器的可靠运行。

2、银是所有金属中导热性最好、加工性极好、抗氧化能力高的材料，因此银是最重要、经济的贵金属接触材料，适用于中等负荷和重负荷的电器。但银的硬度熔点低、不耐磨，在潮湿和较高的温度下，在含硫或硫化物介质中表面形成硫化银薄膜；在直流电作用下，由于银的硬度低和容易挥发，会形成电侵蚀尖刺；在负荷大的条件下，银接触元件易形成电弧；碳化钨的特征是具有高的硬度、高密度、高熔点、低的电导率和很低的烧损率。银和碳化钨组合兼容了各自的优点agwc触头材料中的wc含量一般在20%～80%，具有良好的导热和导电性能、耐电磨损性能、抗熔焊性能、抗氧化能力等优点，随着电器可靠性要求的提升，对电弧烧损的要求越来越高，电器制造商不断推出高指标的电压配电产品。

3、银碳化钨材料中，wc的高熔点、高硬度和耐磨性好的特点，可经受强烈的电弧腐蚀，具有良好的抗熔焊性及耐磨蚀，同时达到了节银的效果。材料硬度较高，加工性比较差，只有通过液相烧结(熔渗)的方式才能获得高致密度的材料，但当银碳化钨粉体中碳化钨含量过高，同时碳化钨颗粒过小时，碳化钨质量百分比提升至60%～80%时，对碳化钨颗粒的分散性、加工性难度提升了很多，成型过程中粉体本身碳化钨颗粒与母型材质一样；压制区域母型磨损较大，导致产品下冲头顶出后开裂；超高硬度，碳化钨颗粒与颗粒表面接触受压成型时，几乎不会发生塑性变形，因此颗粒间无法形成相互啮合，导致压坯中极易出现裂纹，甚至压坯无法成型；即使压制成型，熔渗产品外观局部发黑，焊接面不平整，断面发黑内部孔洞缺陷多，产品结合强度差，分断试验电弧对动银点烧损比较大，导致试验失效。

4、因此，制作断口颜色均匀一致、高强度银碳化钨材料一直以来是业界难题。这一问题也在相当大程度上限制了电器分断性能的提升。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种高强度银碳化钨电触头材料及其制备方法。

2、本发明所采取的技术方案如下：一种高强度银碳化钨触头的制备方法，包括如下步骤：

3、s1、将银碳化钨触头材料添加物按比例配料，所述添加物包括铁、钴、镍；

4、s2、将s1得到的配料加入中频感应炉熔炼、雾化制成合金粉末；

5、s3、将s2制成的的合金粉末进行分级处理，分选出合金粉末；

6、s4、将s3分选出的合金粉末加入内氧化炉，经内氧化处理生成相应的合金氧化物粉末；

7、s5、将s4所述的合金氧化物粉末和碳化钨粉加入粉体复合设备，制成添加物包裹碳化钨的复合粉；

8、s6、将s5所述的添加物包裹碳化钨的复合粉，与纳米银粉一起加入粉体复合设备，制成银包添加物和碳化钨的半成品粉体；

9、s7、将s6所述的半成品粉体与纳米银粉混合均匀，通过高温烧结制成混合粉颗粒；

10、s8、将s7所制成的混合粉颗粒压制成压坯；

11、s9、将s8所制成的压坯与银铜合金片叠加，置于氨分解气氛保护的烧结炉中烧结熔渗，获得银碳化钨触头材料。

12、优选的，s1中，所述铁、钴、镍质量比例范围1:1:1～2:1:1。

13、优选的，s2中，熔炼温度为1600～1800℃，精炼时间为10～20min，雾化参数：惰性气体为氩气，惰性气体压力为0.5～1.0mpa，惰性气体流量为400～1000l/min，高压水雾化喷盘水压20～200mpa。

14、优选的，s3中，所述分级处理采用超细分选机。

15、优选的，超细分选机参数：气压0.6～0.8mpa，分级轮转速：75～150hz，粒度≤1um。

16、优选的，s4中，内氧化参数：氧化温度300～600℃，氧压0.3～0.8mpa，氧化时间4~12h。

17、优选的，s5中，所述粉体复合设备参数：转速3000～6000r/min，复合搅拌棒采用碳化钨棒。

18、优选的，s6中，所述粉体复合设备参数：转速3000～6000r/min，复合搅拌棒采用碳化钨棒。

19、优选的，s9中，烧结炉为连续炉，温度分为4个区，一区温度650～750℃，二区850～930℃，三区和四区温度1050～1150℃。

20、如上所述的高强度银碳化钨触头的制备方法制备得到的高强度银碳化钨触头。

21、本发明的有益效果如下：

22、1. 本发明通过对添加物铁钴镍精炼雾化制成合金粉末，氧化改性，并形成特有的结构而显著提高银和碳化钨的润湿性，可降低溶解银与骨架钨的界面能，很好地克服了传统添加物金属铁粉、钴粉会导致熔渗后产品外观局部发黑、焊接面不平整、断面发黑内部孔洞缺陷多、产品结合强度差、分断试验电弧对动银点烧损比较大导致试验失效等问题；

23、2. 本发明通过超速分选机分选出超细的添加物合金粉末，合金内具有氧化粉末和碳化钨粉复合的优势，高速旋转回转使每个合金氧化物均等的挤压，冲击，剪切，分散效果好，使得添加物（合金氧化物粉末）均匀包裹在碳化钨表面，建立起银和碳化钨的桥梁，更好的发挥添加物的作用；

24、3. 本发明将纳米银粉包裹在添加物表面，大大降低初压压坯成型难度，而常规工艺碳化钨超高硬度，碳化钨颗粒与颗粒表面接触受压成型时，几乎不会发生塑性变形，因此颗粒间无法形成相互啮合，导致压坯中极易出现裂纹，制作高碳化钨材料，甚至压坯无法成型。

技术特征：

1.一种高强度银碳化钨触头的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的高强度银碳化钨触头的制备方法，其特征在于：s1中，所述铁、钴、镍质量比例范围1:1:1～2:1:1。

3.根据权利要求1所述的高强度银碳化钨触头的制备方法，其特征在于：s2中，熔炼温度为1600～1800℃，精炼时间为10～20min，雾化参数：惰性气体为氩气，惰性气体压力为0.5～1.0mpa，惰性气体流量为400～1000l/min，高压水雾化喷盘水压20～200mpa。

4.根据权利要求1所述的高强度银碳化钨触头的制备方法，其特征在于：s3中，所述分级处理采用超细分选机。

5.根据权利要求4所述的高强度银碳化钨触头的制备方法，其特征在于：超细分选机参数：气压0.6～0.8mpa，分级轮转速：75～150hz，粒度≤1um。

6.根据权利要求1所述的高强度银碳化钨触头的制备方法，其特征在于：s4中，内氧化参数：氧化温度300～600℃，氧压0.3～0.8mpa，氧化时间4~12h。

7.根据权利要求1所述的高强度银碳化钨触头的制备方法，其特征在于：s5中，所述粉体复合设备参数：转速3000～6000r/min，复合搅拌棒采用碳化钨棒。

8.根据权利要求1所述的高强度银碳化钨触头的制备方法，其特征在于：s6中，所述粉体复合设备参数：转速3000～6000r/min，复合搅拌棒采用碳化钨棒。

9.根据权利要求1所述的高强度银碳化钨触头的制备方法，其特征在于：s9中，烧结炉为连续炉，温度分为4个区，一区温度650～750℃，二区850～930℃，三区和四区温度1050～1150℃。

10.如权利要求1-9任一项所述的高强度银碳化钨触头的制备方法制备得到的高强度银碳化钨触头。

技术总结
本发明提供了一种高强度银碳化钨电触头材料及其制备方法。通过对添加物铁钴镍精炼雾化制成合金粉末，氧化改性，并形成特有的结构而显著提高银和碳化钨的润湿性，可降低溶解银与骨架钨的界面能，很好地克服了传统添加物单质金属铁粉、钴粉，导致熔渗后产品外观局部发黑，焊接面不平整，断面发黑内部孔洞缺陷多，产品结合强度差，分断试验电弧对动银点烧损比较大，导致试验失效；通过高速旋转回转使每个合金氧化物均等的挤压，冲击，剪切，分散效果好，使得添加物均匀包裹在碳化钨表面，建立起银和碳化钨的桥梁，更好地发挥添加物的作用；同时又将纳米银粉包裹在添加物表面，大大降低初压压坯成型难度，为制作高碳化钨材料打好了基础。

技术研发人员：孔欣,费家祥,郭仁杰,于秀清,杨坤明,万岱,宋林云,柏小平,魏庆红
受保护的技术使用者：浙江福达合金材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1