专利名称：熔体快淬铜铬钛锆钴触头材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种合金，特别涉及熔体快淬铜铬钛锆钴触头材料。
现有技术Cu-Cr合金由于其强度高，导电性好而成为一种高性能电功能材料。含Cr量位于25％～50％(wt％)间的Cu-Cr合金可制备成触头广泛应用于输电系统的高中压真空断路器之中。含Cr量位于25％～50％的Cu-Cr合金微观组织一般由Cu和Cr两相组成，研究和使用结果都表明，合金中的Cr相尺寸越小，触头的截流值、耐压强度、抗电弧烧蚀能力等电性能越好。特别是当Cr相尺寸小于100纳米时，电性能提高幅度更大。因此，细化微观组织中的Cr粒子是人们多年来努力的方向。为达此目的，粉末冶金、熔渗、自耗电极熔炼、喷射成型等许多特殊方法用于制备Cu-Cr触头，但得到的Cr粒子尺寸依然位于几微米～几十微米之间。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术不足，提供一种熔体快淬铜铬钛锆钴触头材料，该合金通过熔炼和熔体快淬后，微观组织中的Cr相的尺寸可细化到150nm以下，并可得到大量的纳米尺寸金属间化合物沉淀相，熔体快淬带或粗粉球磨成细粉并经热压烧结后，制备成块体触头，有效地提高触头材料的综合电性能。
本发明的技术方案是这样实现的铜铬钛锆钴触头材料由重量比为20～23％的铬、1～2％的钛、1～3％的锆、1～2％钴和72～77％的铜组成；由以上元素配制的合金原材料在真空或0.1MPa氩气环境下用感应电炉加热到1800℃-1900℃熔炼成均匀的合金后用普通浇铸法制备成铸锭；铸锭在真空或0.1MPa保护气氛条件的熔体快淬炉内二次熔化并加热到1800℃-1900℃，用熔体快淬法制备薄带或粉末，熔体快淬法制备出的薄带或粉末在航空汽油介质中球磨成尺寸小于100微米的粉末，之后将粉末在真空条件下于600℃～800℃热压烧结，再经表面机械抛光后使用。
所述的铜铬钛锆钴触头材料由重量比为20％的铬、2％的钛、2％的锆、1％钴和75％的铜组成。
所述的铜铬钛锆钴触头材料由重量比为20％的铬、1％的钛、2％锆、2％的钴和75％的铜组成。
所述的铜铬钛锆钴触头材料由重量比为21％的铬、1％的钛、2％锆、1％的钴和75％的铜组成。
所述的铜铬钛锆钴触头材料由重量比为23％的铬、1％的钛、3％锆、1％的钴和72％的铜组成。
所述的铜铬钛锆钴触头材料由重量比为22％的铬、2％的钛、1％的锆、2％的钴和73％的铜组成。
本发明是在二元Cu-Cr合金的基础上，添加了过渡族元素Ti、Zr、和Co，由重量比为20～23％的铬Cr、1～2％钛Ti、1～3％的锆Zr、1～2％的钴Co和72％～77％的铜Cu组成的合金可制备成Cr相尺寸小于150纳米的高中压断路器触头。
在上述成分范围内的合金，通过熔体快淬工艺可得到Cu基体上分布着尺寸小于150纳米的Cr粒子和尺寸小于50纳米的含Cr、Ti、Zr和Co化合物沉淀的微观组织。触头材料的截流值比传统工艺制备的触头明显降低，并有效地降低电弧烧蚀率。
具体实施例方式
实施例一所述的铜铬钛锆钴合金由重量比为20％的铬、2％的钛、2％的锆、1％钴和75％的铜组成。
由纯铜、铬、钛、锆和钴配制而成的合金原材料在真空或0.1MPa氩气环境下用感应电炉加热到1850℃熔炼成均匀的合金后用普通浇铸法制备成铸锭；合金铸锭在真空或0.1MPa保护气氛条件的熔体快淬炉内二次熔化并加热到1850℃，用熔体快淬法制备薄带或粉末。熔体快淬制备出的薄带或粉末在航空汽油介质中球磨成尺寸小于100微米的粉末，之后将粉末在真空条件下于700℃热压烧结，再经表面机械抛光后使用。
实施例二所述的铜铬钛锆钴合金由重量比为20％的铬、1％的钛、2％锆、2％的钴和75％的铜组成。
由纯铜、铬、钛、锆和钴配制而成的合金原材料在真空或0.1MPa氩气环境下用感应电炉加热到1850℃熔炼成均匀的合金后用普通浇铸法制备成铸锭；合金铸锭在真空或0.1MPa保护气氛条件的熔体快淬炉内二次熔化并加热到1850℃，用熔体快淬法制备薄带或粉末。熔体快淬制备出的薄带或粉末在航空汽油介质中球磨成尺寸小于100微米的粉末，之后将粉末在真空条件下于700℃热压烧结，再经表面机械抛光后使用。
实施例三所述的铜铬钛锆钴合金由重量比为21％的铬、1％的钛、2％锆、1％的钴和75％的铜组成。
由纯铜、铬、钛、锆和钴配制而成的合金原材料在真空或0.1MPa氩气环境下用感应电炉加热到1850℃熔炼成均匀的合金后用普通浇铸法制备成铸锭；合金铸锭在真空或0.1MPa保护气氛条件的熔体快淬炉内二次熔化并加热到1850℃，用熔体快淬法制备薄带或粉末。熔体快淬制备出的薄带或粉末在航空汽油介质中球磨成尺寸小于100微米的粉末，之后将粉末在真空条件下于700℃热压烧结，再经表面机械抛光后使用。
实施例四所述的铜铬钛锆钴合金由重量比为23％的铬、1％的钛、3％锆、1％的钴和72％的铜组成。
由纯铜、铬、钛、锆和钴配制而成的合金原材料在真空或0.1MPa氩气环境下用感应电炉加热到1850℃温度熔炼成均匀的合金后用普通浇铸法制备成铸锭；合金铸锭在真空或0.1MPa保护气氛条件的熔体快淬炉内二次熔化并加热到1850℃，用熔体快淬法制备薄带或粉末。熔体快淬制备出的薄带或粉末在航空汽油介质中球磨成尺寸小于100微米的粉末，之后将粉末在真空条件下于700℃热压烧结，再经表面机械抛光后使用。
实施例五所述的铜铬钛锆钴合金由重量比为22％的铬、2％的钛、1％的锆、2％的钴和73％的铜组成。
由纯铜、铬、钛、锆和钴配制而成的合金原材料在真空或0.1MPa氩气环境下用感应电炉加热到1850℃熔炼成均匀的合金后用普通浇铸法制备成铸锭；合金铸锭在真空或0.1MPa保护气氛条件的熔体快淬炉内二次熔化并加热到1850℃，用熔体快淬法制备薄带或粉末。熔体快淬制备出的薄带或粉末在航空汽油介质中球磨成尺寸小于100微米的粉末，之后将粉末在真空条件下于700℃热压烧结，再经表面机械抛光后使用。
由重量比为Cu75Cr20Ti2Zr2Col的合金，利用熔体快淬法可制备薄带或粗粉，经过制粉、压制和烧结后得到Cu基体上分布着纳米或亚微米第二相的微观组织，作为高中压短路器触头材料使用，其综合性能比传统成分和传统工艺制造的触头性能有明显提高。
权利要求
1.一种熔体快淬铜铬钛锆钴触头材料，其特征在于，制得的该材料化学成分及重量比为20～23％的铬、1～2％的钛、1～3％的锆、1～2％钴和72～77％的铜。
2.根据权利要求1所述的熔体快淬铜铬钛锆钴触头材料，其特征在于，由重量比为20％的铬、2％的钛、2％的锆、1％钴和75％的铜组成。
3.根据权利要求1所述的熔体快淬铜铬钛锆钴触头材料，其特征在于，由重量比为20％的铬、1％的钛、2％锆、2％的钴和75％的铜组成。
4.根据权利要求1所述的熔体快淬铜铬钛锆钴触头材料，其特征在于，由重量比为21％的铬、1％的钛、2％锆、1％的钴和75％的铜组成。
5.根据权利要求1所述的熔体快淬铜铬钛锆钴触头材料，其特征在于，由重量比为23％的铬、1％的钛、3％锆、1％的钴和72％的铜组成。
6.根据权利要求1所述的熔体快淬铜铬钛锆钴触头材料，其特征在于，由重量比为22％的铬、2％的钛、1％的锆、2％的钴和73％的铜组成。
全文摘要
本发明公开了一种熔体快淬铜铬钛锆钴触头材料，制得的该材料化学成分及重量比为20～23％的铬、1～2％的钛、1～3％的锆、1～2％钴和72～77％的铜组成；由以上元素配制的合金原材料在真空或氩气环境下用感应电炉加热熔炼成均匀的合金后用普通浇铸法制备成铸锭；铸锭在真空或保护气氛条件的熔体快淬炉内二次熔化并加热，用熔体快淬法制备薄带或粉末，熔体快淬法制备出的薄带或粉末在航空汽油介质中球磨成尺寸小于100微米的粉末，之后将粉末在真空条件下于600℃～800℃热压烧结，再经表面机械抛光后使用。本发明有效地提高触头材料的综合电性能。
文档编号H01H1/025GK1948529SQ200610104820
公开日2007年4月18日 申请日期2006年10月30日 优先权日2006年10月30日
发明者孙占波, 杨志懋, 丁秉钧, 宋晓平, 梁工英 申请人:西安交通大学