一种低压电器用层状触头材料及其制备方法与流程

本发明属于低压电器用触头材料领域，具体涉及一种低压电器用层状触头材料及其制备方法。

背景技术：

1、小型断路器(mcb)做为一种常见的低压电器主要用于工业、商业、高层和民用住宅等各种场所，但是也有些用户使用mcb做为电动机的启动开关，三相电动机启动时的瞬时启动电流是电机额定电流的5-10倍。目前小型断路器(mcb)多使用银石墨做为静触头材料。银石墨具有良好的抗熔焊性和低而稳定的温升，但耐电弧烧蚀能力较差，电动机启动的大电流加速了银石墨触头的烧蚀，容易导致产品失效，造成了安全隐患。市售的银石墨触头多采用挤压、切片、脱碳、再切片等工艺制备，成材率低，加工费高，使这种触头价格居高不下，给电气厂商带来不小的成本压力。另外，银石墨触头由于其加工特性，一般只有脱碳层作为辅助焊接层(如图1所示)，而无钎料层，在与导电杆的焊接过程中，需滴加钎焊膏或外加焊片，影响了焊接效率。

技术实现思路

1、基于以上不足之处，本发明的目的是提供一种低压电器用层状触头材料，解决了现有的触头材料电弧烧蚀能力较差，生产成本高、加工效率低的问题。

2、本发明的目的是采用如下的技术方案实现的：一种低压电器用层状触头材料，所述的层状触头材料从上至下为银合金层、铜层a、铜层b和钎料层，各层之间相邻的界面通过冶金结合形成结合区域，所述的银合金层以重量百分比计，原料配方组成为：碳：2-5％，银：余量；所述的铜层a以重量百分比计，原料配方组成为：碳化钛：2-6％，碳：1-3％，铜：余量；所述的铜层b以重量百分比计，原料配方组成为：碳：0.3-2％，镧、锆、铝其中的一种或任意几种比例混合：0.1-3％，铜：余量。

3、进一步的，所述的银合金层的厚度占所述的层状触头材料总厚度的5％-30％。

4、进一步的，铜层a与铜层b的厚度比为1：(0.8-1.2)。

5、进一步的，所述的钎料层为铜磷钎料层，所述的钎料层厚度为0.05-0.20mm。

6、本发明还提供一种低压电器用层状触头材料的制备方法，步骤如下：

7、s01、银合金板材的制备：按配比称量碳粉和银粉，混合后经冷等静压、烧结、热挤压成0.5-3mm厚度的板材；

8、s02、铜层a板材的制备：按配比称量碳粉、碳化钛粉和铜粉，混合后经冷等静压、烧结、热挤压成3-5mm厚度的板材；

9、s03、铜层b板材的制备：按配比称量碳粉、一种或几种铜合金粉，所述的铜合金粉中的合金元素为镧、锆或铝，混合后经冷等静压、烧结、热挤压成3-5mm厚度的板材；

10、s04、复合板料的制备：将银合金板材、铜层a板材和铜层b板材的表面喷砂并贴合，侧边用氩弧焊封边，一起复合热轧，扩散退火，冷轧，去应力退火，得到复合板料；

11、s05、覆钎料：将钎料片材摆放在复合板料的铜层b面上进行熔化复合，经过扩散退火，冷轧，去应力退火，达到所需厚度，再进行落料、抛光后制得层状触头材料。

12、进一步的，如上所述的一种低压电器用层状触头材料的制备方法，步骤具体如下：

13、s01、银合金板材的制备：

14、s11、银合金混粉：按配比称量碳粉和银粉，其中碳粉平均粒度为1-10μm，银粉为-200目，将碳粉和银粉球磨混合2-4小时，球料比2：1；

15、s12、银合金粉压制；将混合均匀的粉料，装入冷等静压机的模套内，在200-300mpa的压强下保压2-10分钟，压制成圆柱状压锭；

16、s13、银合金烧结：将压锭在真空或保护气氛下烧结1-4小时，烧结温度850-950℃；

17、s14、银合金挤压：将烧结后的压锭加热到800-900℃后，放入热挤压机中进行挤压，挤压成0.5-3mm厚度的板材；

18、s02、铜层a板材的制备：

19、s21、铜层a混粉：按配比称量碳粉、碳化钛粉和铜粉，其中碳粉和碳化钛粉平均粒度为0.5-5μm，铜粉为-200目；将碳粉、碳化钛粉和铜粉球磨混合2-4小时，球料比2：1；

20、s22、铜层a粉压制；将混合均匀的粉料，装入冷等静压机的模套内，在200-300mpa的压强下保压2-10分钟，压制成圆柱状压锭；

21、s23、铜层a烧结：将压锭在真空或保护气氛下烧结1-4小时，烧结温度900-1050℃；

22、s24、铜层a挤压：将烧结后的压锭加热到850-950℃后，放入热挤压机中进行挤压，挤压成3-5mm厚度的板材；

23、s03、铜层b板材的制备：

24、s31、铜层b混粉：按配比称量碳粉、一种或几种铜合金粉，所述的铜合金粉中的合金元素为镧、锆或铝，碳粉平均粒度为0.5-5μm，铜合金粉末为-200目；球磨混合2-4小时，球料比2：1；

25、s32、铜层b粉压制；将混合均匀的粉料，装入冷等静压机的模套内，在200-300mpa的压强下保压2-10分钟，压制成圆柱状压锭；

26、s33、铜层b烧结：将压锭在真空或保护气氛下烧结1-4小时，烧结温度900-1050℃；

27、s34、铜层b挤压：将烧结后的压锭加热到800-900℃后，放入热挤压机中进行挤压，挤压成3-5mm厚度的板材；

28、s04、银合金板材、铜层a板材和铜层b板材复合：

29、s41、喷砂：将银合金板材、铜层a板材和铜层b板材表面喷砂；使表面粗化并去除表面脏物与氧化物；

30、s42、复合热轧：将银合金板材、铜层a板材和铜层b板材的喷砂面贴合，侧边用氩弧焊封边，并再保护气氛下加热650-750℃，复合热轧，轧下量50-80％；

31、s43、扩散退火：将热轧后的板料在保护气氛下退火，退火温度600-750℃，保温1-3小时；

32、s44、冷轧：将复合带材冷轧，轧下量为5-15％；

33、s45、去应力退火：冷轧后的板料在保护气氛下退火，退火温度500-700℃，保温0.5-1小时；

34、s05、覆钎料：

35、s51、喷砂：将反复冷轧、去应力退火后达到要求厚度的复合板料喷砂，去除表面脏物与氧化物；

36、s52、覆钎料：将钎料片材摆放在复合板料的铜层b面上，放入网带炉熔化复合，熔化温度650-750℃；

37、s53、冷轧：将带有钎料的复合带材冷轧，轧下量为5-10％；

38、s54、去应力退火：冷轧后的板料在保护气氛下退火，退火温度400-450℃，保温0.5-1小时；

39、s55、落料：将反复冷轧、去应力退火后达到要求厚度的板料落料，落料的尺寸符合图纸要求；

40、s56、抛光：将落料的触点与磨料混合，加入抛光膏，抛光0.5-1.5小时，制得层状触头材料。

41、本发明的优点及有益效果：本发明的低压电器用层状触头材料抗熔焊、耐电弧烧蚀能力强，实现了触头的高速焊接，节银50％以上。