一种应用于低压电器的铜基触头材料及其制备方法
【专利摘要】本发明提供一种应用于低压电器的铜基触头材料及其制备方法，其配方按重量百分数配比如下：碳化钛1%-40%，余量为铜。或者是碳化钛1%-40%，碳0.01%-5%，余量为铜；或者是碳化钛1%-40%，稀土氧化物0.01%-8%，余量为铜或者是碳化钛1%-40%，稀土氧化物0.01%-8%，碳0.01%-5%，余量为铜。其制备方法如下：将铜粉、碳化钛粉按比例混合；然后将混合均匀的粉末冷等静压成圆柱状压锭；接着将压锭在真空或气氛保护下烧结；之后将烧结后的压锭进行热挤压成板料；最后将板料冷轧至规定厚度；冲裁成规定尺寸。本发明的铜基触头材料在长期使用条件下，触头间接触电阻低、温升低而稳定。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及到一种应用于低压电器的铜基触头材料及其制备方法。 一种应用于低压电器的铜基触头材料及其制备方法
【背景技术】
[0002] 触头是低压电器的核心部件，起着接通、承载以及分断电流的任务，其优劣直接影 响低压电器的安全性和可靠性。触头材料一般是在具有良好导电性能的基体(如银、铜）内 添加一定量的高熔点增强相(如碳、钨、氧化锡、氧化锌等）来增加基体的抗熔焊性和耐电弧 烧蚀性，但在长期使用条件下，由于电弧的反复作用，这些增强相会发生氧化变性或在触头 表面沉积，形成高电阻层，导致触头间接触电阻升高，触头温升急剧升高。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种在长期使用条件下，触头间接触电阻低、触头温升低 而稳定的应用于低压电器的铜基触头材料。
[0004] 本发明所采用的技术如下： 一种应用于低压电器的铜基触头材料，其配方按重量百分数配比如下：碳化钛 1%-40%，余量为铜。
[0005] 本发明还具有如下技术特征： 1、另外一种应用于低压电器的铜基触头材料，其配方按重量百分数配比如下：碳化钛 1%-40%，碳 0. 01%-5%，余量为铜。
[0006] 2、另外一种应用于低压电器的铜基触头材料，其配方按重量百分数配比如下：碳 化钛1%-40%，稀土氧化物0. 01%-8%，余量为铜。
[0007] 3、另外一种应用于低压电器的铜基触头材料，其配方按重量百分数配比如下：碳 化钛1%-40%，稀土氧化物0. 01%-8%，碳0. 01%-5%，余量为铜。
[0008] 4、如上所述的碳是石墨、金刚石、石墨烯、富勒烯、纳米碳管、无定形碳中的一种或 几种混合物。
[0009] 5、如上所述的稀土氧化物是三氧化二镧、二氧化铈、三氧化二铈、氧化镨、三氧化 二钕、三氧化二钇、三氧化二镝、三氧化二试、三氧化二铕、三氧化二钦、三氧化二杉、二氧化 碲中的一种或几种混合物。
[0010] 6、一种应用于低压电器的铜基触头材料的制备方法，包括以下步骤： a、 混粉：按配方将-200目电解铜粉、平均粒度为0. 5-4微米碳化钛粉、平均粒度为1-3 微米碳粉、平均粒度为〇. 5-3微米稀土氧化物粉进行称量后，放入V型强制混粉机中进行混 粉1-4小时； b、 压制：称量混合均匀的粉料，装入冷等静压机的模套内，在250-350MPa的压强下保 压2-10分钟，压制成圆柱状压锭； c、 烧结：将压锭在真空或氩气保护下烧结1-4小时，烧结温度900-1050度； d、 挤压：将烧结后的压锭加热到800-900度后，放入热挤压机中进行挤压，挤压成板 材； e、 轧制：将挤压后的板材冷轧到规定厚度； f、 落料：用冲模将轧制后的板料冲裁成规定形状。
[0011] 碳化钛具有良好抗氧化性，即使在电弧的反复作用下，也不易发生氧化变性；同 时，碳化钛与铜之间有适合的润湿性，也不易在触头表面沉积，不会形成高电阻层；碳的加 入可以调节触头材料的抗熔焊性，对于抗熔焊性要求高的低压电器，可以适量添加；稀土氧 化物能够增加触头耐电弧烧蚀性，对于电寿命要求高的低压电器可以适量添加。本发明的 电触头具有触头间接触电阻低、触头温升低而稳定的优点。
【具体实施方式】
[0012] 下面举例对本发明作进一步说明： 实施例1 制作按重量百分比碳化钛为1%，铜余量的触头： a、 混粉：将-200目电解铜粉99公斤、平均粒度为1. 2微米碳化钛粉1公斤、放入V型 强制混粉机中进行混粉2小时； b、 压制：称量混合均匀的粉料，每份粉料10公斤，装入冷等静压机的模套内，在300MPa 的压强下保压5分钟，压制成圆柱状压锭； c、 烧结：将压锭在氩气保护下烧结3小时，烧结温度920度； d、 挤压：将烧结后的压锭加热到830度后，放入热挤压机中进行挤压，挤压成68mm宽、 4mm厚的板材； e、 轧制：将挤压后的板材冷轧到图纸规定的1. 0mm厚； f、 落料：用冲模将轧制后的板料冲裁成图纸规定形状。
[0013] 实施例2 制作按重量百分比碳化钛为40%，铜余量的触头： a、 混粉：将-200目电解铜粉60公斤、平均粒度为1. 0微米碳化钛粉40公斤，放入V 型强制混粉机中进行混粉4小时； b、 压制：称量混合均匀的粉料，每份粉料10公斤，装入冷等静压机的模套内，在340MPa 的压强下保压5分钟，压制成圆柱状压锭； c、 烧结：将压锭在氩气保护下烧结3小时，烧结温度950度； d、 挤压：将烧结后的压锭加热到840度后，放入热挤压机中进行挤压，挤压成68mm宽、 4mm厚的板材； e、 轧制：将挤压后的板材冷轧到图纸规定的2. 5mm厚； f、 落料：用冲模将轧制后的板料冲裁成图纸规定形状。
[0014] 实施例3 制作按重量百分比碳化钛为1%、石墨为〇. 01%、铜余量的触头： a、 混粉：将-200目电解铜粉98. 99公斤、平均粒度为1. 0微米碳化钛粉1公斤、平均 粒度为〇. 8微米石墨粉0. 01公斤，放入V型强制混粉机中进行混粉2小时； b、 压制：称量混合均匀的粉料，每份粉料10公斤，装入冷等静压机的模套内，在340MPa 的压强下保压5分钟，压制成圆柱状压锭； C、烧结：将压锭在氩气保护下烧结3小时，烧结温度900度； d、 挤压：将烧结后的压锭加热到840度后，放入热挤压机中进行挤压，挤压成68mm宽、 4mm厚的板材； e、 轧制：将挤压后的板材冷轧到图纸规定的1. 2mm厚； f、 落料：用冲模将轧制后的板料冲裁成图纸规定形状。
[0015] 实施例4 制作按重量百分比碳化钛为40%、石墨为5%、铜余量的触头： a、 混粉：将-200目电解铜粉55公斤、平均粒度为1. 0微米碳化钛粉40公斤、平均粒 度为0. 8微米石墨粉5公斤，放入V型强制混粉机中进行混粉4小时； b、 压制：称量混合均匀的粉料，每份粉料10公斤，装入冷等静压机的模套内，在340MPa 的压强下保压5分钟，压制成圆柱状压锭； c、 烧结：将压锭在氩气保护下烧结4小时，烧结温度950度； d、 挤压：将烧结后的压锭加热到840度后，放入热挤压机中进行挤压，挤压成68mm宽、 4mm厚的板材； e、 轧制：将挤压后的板材冷轧到图纸规定的3. 0mm厚； f、 落料：用冲模将轧制后的板料冲裁成图纸规定形状。
[0016] 实施例5 制作按重量百分比碳化钛为4%、金刚石为1%、铜余量的触头： a、 混粉：将-200目电解铜粉95公斤、平均粒度为1. 2微米碳化钛粉4公斤、平均粒度 为0. 8微米金刚石粉1公斤，放入V型强制混粉机中进行混粉4小时； b、 压制：称量混合均匀的粉料，每份粉料10公斤，装入冷等静压机的模套内，在340MPa 的压强下保压5分钟，压制成圆柱状压锭； c、 烧结：将压锭在氩气保护下烧结3小时，烧结温度950度； d、 挤压：将烧结后的压锭加热到840度后，放入热挤压机中进行挤压，挤压成68mm宽、 4mm厚的板材； e、 轧制：将挤压后的板材冷轧到图纸规定的1. 5mm厚； f、 落料：用冲模将轧制后的板料冲裁成图纸规定形状。
[0017] 本触头应用于DZ20Y-100型断路器上，比市售其他类型铜基触头温升降低10k左 右。
[0018] 实施例6 制作按重量百分比碳化钛为4%、石墨为1%、三氧化二铈为1%、三氧化二钐为1%、铜余量 的触头： a、 混粉：将-200目电解铜粉93公斤、平均粒度为3微米碳化钛粉4公斤、平均粒度为 1. 2微米石墨粉1公斤，平均粒度为1微米三氧化二铈粉1公斤、平均粒度为1微米三氧化 二钐粉1公斤钐放入V型强制混粉机中进行混粉4小时； b、 压制：称量混合均匀的粉料，每份粉料10公斤，装入冷等静压机的模套内，在350MPa 的压强下保压5分钟，压制成圆柱状压锭； c、 烧结：将压锭在真空下烧结4小时，烧结温度1050度； d、 挤压：将烧结后的压锭加热到900度后，放入热挤压机中进行挤压，挤压成70mm宽、 4. 5mm厚的板材； e、 轧制：将挤压后的板材冷轧到图纸规定的2. Omm厚； f、 落料：用冲模将轧制后的板料冲裁成图纸规定形状。
[0019] 本触头应用于DZ20Y-400型断路器上，比市售其他类型铜基触头温升降低 10k-15K左右，电寿命提高20%左右。
[0020] 实施例7 制作按重量百分比碳化钛为5%、铜余量的触头： a、 混粉：将-200目电解铜粉95公斤、平均粒度为3微米碳化钛粉5公斤放入V型强 制混粉机中进行混粉4小时； b、 压制：称量混合均匀的粉料，每份粉料10公斤，装入冷等静压机的模套内，在300MPa 的压强下保压5分钟，压制成圆柱状压锭； c、 烧结：将压锭在氩气保护下烧结3小时，烧结温度950度； d、 挤压：将烧结后的压锭加热到880度后，放入热挤压机中进行挤压，挤压成70mm宽、 4mm厚的板材； e、 轧制：将挤压后的板材冷轧到图纸规定的1. 5mm厚； f、 落料：用冲模将轧制后的板料冲裁成图纸规定形状。
[0021] 本触头应用于DZ15LE-100型漏电断路器上，比市售其他类型铜基触头温升降低 10K-15k 左右。
[0022] 实施例8 制作按重量百分比碳化钛为1%、三氧化二镧3%、铜余量的触头： a、 混粉：将-200目电解铜粉96公斤、平均粒度为1. 5微米碳化钛粉1公斤、平均粒度 为1微米三氧化二镧粉3公斤放入V型强制混粉机中进行混粉4小时； b、 压制：称量混合均匀的粉料，每份粉料10公斤，装入冷等静压机的模套内，在300MPa 的压强下保压5分钟，压制成圆柱状压锭； c、 烧结：将压锭在真空下烧结3小时，烧结温度950度； d、 挤压：将烧结后的压锭加热到850度后，放入热挤压机中进行挤压，挤压成70mm宽、 4. 5mm厚的板材； e、 轧制：将挤压后的板材冷轧到图纸规定的1. 5mm厚； f、 落料：用冲模将轧制后的板料冲裁成图纸规定形状。
[0023] 本触头应用于DZ47-63小型型断路器上，电寿命比市售其他类型铜基触头提高 30%左右。
[0024] 实施例9 制作按重量百分比碳化钛为25%、铜余量的触头： a、 混粉：将-200目电解铜粉75公斤、平均粒度为1. 0微米碳化钛粉25公斤放入V型 强制混粉机中进行混粉4小时； b、 压制：称量混合均匀的粉料，每份粉料10公斤，装入冷等静压机的模套内，在350MPa 的压强下保压10分钟，压制成圆柱状压锭； c、 烧结：将压锭在氩气保护下烧结3小时，烧结温度1050度； d、 挤压：将烧结后的压锭加热到900度后，放入热挤压机中进行挤压，挤压成70mm宽、
【权利要求】
1. 一种应用于低压电器的铜基触头材料，其特征在于，其配方按重量百分数配比如下： 碳化钛1%-40%，余量为铜。
2. -种应用于低压电器的铜基触头材料，其特征在于，其配方按重量百分数配比如下： 碳化钛1%_40%，碳0. 01%-5%，余量为铜。
3. -种应用于低压电器的铜基触头材料，其特征在于，其配方按重量百分数配比如下： 碳化钛1%_40%，稀土氧化物0. 01%-8%，余量为铜。
4. 一种应用于低压电器的铜基触头材料，其特征在于，其配方按重量百分数配比如下： 碳化钛1%_40%，稀土氧化物0. 01%-8%，碳0. 01%-5%，余量为铜。
5. 根据权利要求2或4所述的一种应用于低压电器的铜基触头材料，其特征在于：所 述的碳是石墨、金刚石、石墨烯、富勒烯、纳米碳管、无定形碳中的一种或几种混合物。
6. 根据权利要求3或4所述的一种应用于低压电器的铜基触头材料，其特征在于：所 述的稀土氧化物是三氧化二镧、二氧化铈、三氧化二铈、氧化镨、三氧化二钕、三氧化二钇、 三氧化二镝、三氧化二铽、三氧化二铕、三氧化二钦、三氧化二钐、二氧化碲中的一种或几种 混合物。
7. 根据权利要求4所述的一种应用于低压电器的铜基触头材料的制备方法，其特征在 于，该方法包括以下步骤： 混粉：按配方将-200目电解铜粉、平均粒度为0. 5-4微米碳化钛粉、平均粒度为1-3微 米碳粉、平均粒度为〇. 5-3微米稀土氧化物粉进行称量后，放入V型强制混粉机中进行混粉 1-4小时； b、 压制：称量混合均匀的粉料，装入冷等静压机的模套内，在250-350MPa的压强下保 压2-10分钟，压制成圆柱状压锭； c、 烧结：将压锭在真空或氩气保护下烧结1-4小时，烧结温度900-1050度； d、 挤压：将烧结后的压锭加热到800-900度后，放入热挤压机中进行挤压，挤压成板 材； e、 轧制：将挤压后的板材冷轧到规定厚度； f、 落料：用冲模将轧制后的板料冲裁成规定形状。
【文档编号】H01B13/00GK104064253SQ201410278436
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2014年6月20日
【发明者】杨丛涛, 柳国春, 倪树春 申请人:哈尔滨东大高新材料股份有限公司