一种表面无银层的银碳化钨触头材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及材料涂层领域，具体涉及一种表面无银层的银碳化钨触头材料及其制备方法。


背景技术：

2.由于碳化钨的熔点高，耐电腐蚀性强，而银具有优良的导电导热性能，银碳化钨材料兼具有良好的耐电腐蚀性及导电导热性，因而银碳化钨触头材料被广泛地应用于低压塑壳断路器、框架式断路器上。触头起接通、承载和分断电流的作用，是断路器的心脏部件，其性能在很大程度上决定了断路器的性能及其运行的可靠性。因此断路器对触头有着苛刻的要求，要求具有：
①
良好的抗电弧烧损能力，
②
高的抗熔焊能力，
③
长的机械寿命，
④
良好的导电导热性能。对于银碳化钨触头材料，要符合断路器的要求，应达到如下要求：
①
碳化钨颗粒细小并均匀地分布于银基体上，
②
触头致密度高，
③
触头材料的电阻率低。
3.近年来，电器开关的小型化，使得工作状态下电触头的温升无法满足电触头的小型化，因而要求电触头具有更低的接触电阻。银碳化钨与银钨电触头是断路器中通常采用的触头，而在同等条件下碳化钨比钨更难氧化，以至于银碳化钨触头比银钨触头具有更好的抗氧化性、抗熔焊性，很好的通断性能，相对稳定的接触电阻。
4.目前涉及银碳化钨电接触材料，银含量小于70wt％(质量百分比)主要以熔渗法制备为主，大于70％主要以压粉法为主。先将银碳化钨粉压制成骨架，然后在银碳化钨骨架下面附银片通过高温熔渗，得到相对应的银碳化钨触点。现有技术中，银碳化钨触点表面易形成堆银、麻点、银层断裂、表面银层厚度不一等等异常，从而使电触头在使用中出现各种问题，例如焊接不良、分断能力差、抗腐蚀性差等问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种表面无银层的银碳化钨触头材料及其制备方法。
6.本发明所采取的技术方案如下：一种表面无银层的银碳化钨触头材料的制备方法，包括以下步骤：s1.配置骨料，所述骨料由c粉和无机金属氧化物粉混合得到；s2.将s1所得骨料与有机溶剂一起进行球磨，得到触点表面喷涂材料；s3.将银粉和碳化钨粉、添加物粉一起球磨分散，得到混合均匀的银碳化钨粉；s4.将s3所得的银碳化钨粉烧结制粒；s5.将s4所得的银碳化钨粉压制成骨架；s6.将s5所得的银碳化钨骨架高温烧结；s7.将s6所得银碳化钨骨架与氧化物磨料一起干抛；s8.将s2所得的触点表面喷涂材料均匀地喷涂到s7所得银碳化钨骨架上；s9.将s8所得的银碳化钨骨架与银片一起高温熔渗，获得一种表面无银层的银碳
化钨电触头材料。
7.优选的，所述无机金属氧化物粉包括mgo粉、al2o3粉、cr2o3粉、al2(si2o5)(oh)4粉中的一种或多种，且所述c粉和各无机金属氧化物粉末等比例混合，如所述无机金属氧化物粉仅由al2o3粉构成时，c粉、al2o3粉的比例为1:1，所述无机金属氧化物包含al2o3粉、mgo粉时，c粉、al2o3粉、mgo粉的比例为1:1:1；其中，c粉的粒度为3-10μm，mgo粉的粒度为45-60μm，al2o3粉的粒度为 45-60μm，cr2o3粉的粒度为45-60μm，所述al2(si2o5)(oh)4粉的粒度为3-10μm。
8.优选的，所述s2以不锈钢球为球磨介质，所述骨料、有机溶剂、不锈钢球的质量份比为1:4-8:1，球磨时间为0.5-2h，转速为10-40rpm/min。
9.优选的，所述s3中，球磨时间为2-8h。
10.优选的，所述s4中，烧粉温度为600-900℃，烧粉时间为2-10h。
11.优选的，所述s6中，烧结温度为750-900℃，烧结时间为2-10h。
12.优选的，所述s7中，干抛转速为10-60rpn/min，氧化物磨料与骨架重量比为1.5-3:1，干抛时间为5-15min。
13.优选的，所述s8中，将s2所制喷涂材料均匀喷涂到s7所得银碳化钨骨架侧边及工作面。
14.一种如上所述的制备方法所制备的表面无银层的银碳化钨触头材料。
15.本发明的有益效果如下：本发明通过对特定比例的碳粉、无机非金属氧化物、有机溶液球磨得到触点表面喷涂材料，并通过该喷涂材料对干抛后的银碳化钨触点的表面喷涂，使触点表面无银层，不易形成堆银、麻点、银层断裂、表面银层厚度不一等异常，能很好地提高触点的抗腐蚀性，同时操作简单。尤其是分断能力较差的组合开关，通过对触点表面喷涂所述材料，起到对银碳化钨触点的保护作用，从而使触点分断能力更强。
16.同时，本发明提供了一种熔渗工艺银碳化钨电接触材料的制备方法，高银含量保证了电接触过程中低而稳定的接触电阻，以及更低的体电阻，可以保证电接触过程中触头温升低而稳定，采用熔渗方式保证了材料抗电弧烧损性能和抗机械磨损性能，提高材料电寿命。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
18.图1为本发明制备方法的流程图；图2为本发明实施例1制备得到的银碳化钨电触头材料100倍金相显微镜下观察到的截面；图3为本发明实施例2制备得到的银碳化钨电触头材料100倍金相显微镜下观察到的截面。
具体实施方式
19.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
20.实施例1一种银碳化钨触头材料的制备方法，包括如下步骤：a、将al2o3粉、c粉按1:1的质量比配置骨料；b、准备c2h6o溶液；c、将al2o3粉、c粉和c2h6o溶液装入球磨机，再加入与al2o3粉、c粉等量的不锈钢球，以30 rpn /min的转速球磨时间1h得到触点表面喷涂材料，不锈钢球球、c2h6o溶液、骨料比1:8:1；d、将3.24kg碳化钨添加物粉体与1.75kg银粉、0.01kg添加物粉加入混粉机中，搅拌2h，得到混合均匀的银碳化钨粉；e、将步骤d所制银碳化钨粉放出后，装入盒中，烧结待用；f、将步骤e所得银碳化钨粉装入有还原气氛保护的烧结炉中，在880℃的温度下烧结2h，保温2h，降温4h；g、将步骤f所得银碳化钨粉，加入擦筛机中制成颗粒，所用网筛目数为80目；h、采用粉体成型设备，将步骤g中的制粒银碳化钨粉末压制成压坯；i、将步骤h中得到的压坯，置于氨分解气氛保护的烧结炉中，烧结温度900℃时间为3h，完成骨架预处理；j、将步骤i中得到的压坯，与氧化物磨料一起装入抛光机中干抛，转速在35 rpn /min，氧化物磨料与合金骨架质量比为1.5:1；k、将步骤j中得到的压坯，用步骤c所得的触点表面喷涂材料均匀地喷涂到压坯表面，焊接面除外，熔渗待用；l、将步骤k得到的压坯与银片置于氨分解气氛保护的烧结炉中，1080℃烧结、熔渗2h，冷却后出炉，得到银碳化钨触头材料。
21.实施例2一种银碳化钨触头材料的制备方法，包括如下步骤：a、将c粉、al2o3粉、mgo粉按1:1:1的质量比配置骨料；b、准备c2h6o溶液；c、将c粉、al2o3粉、mgo粉和c2h6o溶液装入球磨机，再加入与骨料等量的不锈钢球，以40 rpn /min的转速球磨时间1h得到触点表面喷涂材料，其中不锈钢球、c2h6o溶液、骨料的质量比为1:8:1；d、将3.98kg碳化钨粉与1kg银粉、0.02kg添加物粉加入混粉机中，搅拌2h；e、将步骤d所制银碳化钨粉放出后，装入盒中，烧结待用；f、将步骤e所得银碳化钨粉装入有还原气氛保护的烧结炉中，温度860℃烧结2h，保温2h，降温4h；g、将步骤f所得银碳化钨粉，加入擦筛机中制成颗粒，所用网筛目数为60目；h、采用粉体成型设备，将步骤g中的制粒银碳化钨粉末压制成压坯；i、将步骤h中得到的银碳化钨压坯，置于氨分解气氛保护的烧结炉中，烧结温度
880℃时间为3h，完成骨架预处理；j、将步骤i中得到的银碳化钨压坯，与氧化物磨料一起装入抛光机中干抛，转速在25 rpm /min，磨料与合金骨架的质量比为2:1；k、将步骤j中得到的银碳化钨压坯，用步骤c所得触点表面喷涂材料均匀的喷涂到银碳化钨压坯表面，焊接面除外，熔渗待用；l、将步骤k得到的银碳化钨压坯与银片置于氨分解气氛保护的烧结炉中，1030℃烧结、熔渗2h，冷却后出炉，得到银碳化钨触头材料。
22.取实施例1和实施例2得到的银碳化钨电触头材料的截面，经100倍金相显微镜观察结果如图2和图3所示，由图可知，实施例1、2中的电触头的金相组织颗粒均匀，触头工作面无堆银、麻点、银层断裂、银层厚度不均等质量缺陷。触头熔渗前，增加氧化物磨料与产品干抛光、触点工作面喷涂保护材料，熔渗后接触面无银层，在分断试验、电寿命试验时，具备较强的抗熔焊能力；且侧面无堆银，焊接过程中，焊料侧面爬升低，保证产品质量一致性。而未喷涂表面材料，银点工作面有纯银层，侧面堆银，焊接时焊料怕升高，在分断和电寿命时极易发生熔焊，出现安全事故。
23.以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

技术特征：
1.一种表面无银层的银碳化钨触头材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1.配置骨料，所述骨料由c粉和无机金属氧化物粉混合得到；s2.将s1所得骨料与有机溶剂一起进行球磨，得到触点表面喷涂材料；s3.将银粉和碳化钨粉、添加物粉一起球磨分散，得到混合均匀的银碳化钨粉；s4.将s3所得的银碳化钨粉烧结制粒；s5.将s4所得的银碳化钨粉压制成骨架；s6.将s5所得的银碳化钨骨架高温烧结；s7.将s6所得银碳化钨骨架与氧化物磨料一起干抛；s8.将s2所得的触点表面喷涂材料均匀地喷涂到s7所得银碳化钨骨架上；s9.将s8所得的银碳化钨骨架与银片一起高温熔渗，获得一种表面无银层的银碳化钨电触头材料。2.根据权利要求1所述的一种表面无银层的银碳化钨触头材料的制备方法，其特征在于，所述无机金属氧化物粉包括mgo粉、al2o3粉、cr2o3粉、al2(si2o5)(oh)4粉中的一种或多种，且所述c粉和各无机金属氧化物粉末等比例混合；其中，c粉的粒度为3-10μm，mgo粉的粒度为45-60μm，al2o3粉的粒度为 45-60μm，cr2o3粉的粒度为45-60μm，所述al2(si2o5)(oh)4粉的粒度为3-10μm。3.根据权利要求1所述的一种表面无银层的银碳化钨触头材料的制备方法，其特征在于，所述s2以不锈钢球为球磨介质，所述骨料、有机溶剂、不锈钢球的质量份比为1:4-8:1，球磨时间为0.5-2h，转速为10-40rpm/min。4.根据权利要求1所述一种表面无银层的银碳化钨触头材料的制备方法，其特征在于，所述s3中，球磨时间为2-8h。5.根据权利要求1所述的一种表面无银层的银碳化钨触头材料的制备方法，其特征在于，所述s4中，烧粉温度为600-900℃，烧粉时间为2-10h。6.根据权利要求1所述的一种表面无银层的银碳化钨触头材料的制备方法，其特征在于，所述s6中，烧结温度为750-900℃，烧结时间为2-10h。7.根据权利要求1所述的一种表面无银层的银碳化钨触头材料的制备方法，其特征在于，所述s7中，干抛转速为10-60rpn/min，氧化物磨料与骨架重量比为1.5-3:1，干抛时间为5-15min。8.根据权利要求1所述的一种表面无银层的银碳化钨触头材料的制备方法，其特征在于，所述s8中，将s2所制喷涂材料均匀喷涂到s7所得银碳化钨骨架侧边及工作面。9.一种如权利要求1-8任一项所述的制备方法所制备的表面无银层的银碳化钨触头材料。

技术总结
本发明具体涉及一种表面无银层的银碳化钨触头材料及其制备方法，其制备包括以下步骤：S1.配置骨料；S2.将S1所得骨料与有机溶剂一起进行球磨，得到触点表面喷涂材料；S3.将银粉和碳化钨粉、添加物粉一起球磨分散，得到混合均匀的银碳化钨粉；S4.将S3所得的银碳化钨粉烧结制粒；S5.将S4所得的银碳化钨粉压制成骨架；S6.将S5所得的银碳化钨骨架高温烧结；S7.将S6所得银碳化钨骨架与氧化物磨料一起干抛；S8.将S2所得的触点表面喷涂材料均匀地喷涂到S7所得银碳化钨骨架上；S9.将S8所得的银碳化钨骨架与银片一起高温熔渗，获得一种表面无银层的银碳化钨电触头材料。本发明采用熔渗方式保证了材料抗电弧烧损性能和抗机械磨损性能，提高材料电寿命。提高材料电寿命。提高材料电寿命。


技术研发人员：崔永刚 孔欣 费家祥 蹇清云 郭仁杰 万岱 宋林云 林万焕
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：2023.04.10
技术公布日：2023/8/24