一种银碳化钨石墨触头材料的制备工艺的制作方法

1.本发明属于电接触材料技术领域，具体涉及一种银碳化钨石墨触头材料及其制备方法。


背景技术：

2.电触头是电器开关、仪器仪表等的接触元件，主要承担接通、分断电路及负载电流的作用。作为制备电触头的材料，银基电触头材料是其中用量最大和应用最广的一类。银碳化钨石墨是一种特殊的电接触材料,有着耐电弧侵蚀、抗熔焊性和抗氧化性等优点。但因其主要成分的熔点和物理性质不同，不能采用熔渗或者挤压工艺制作，只能采用粉末冶金法生产制作。该方法生产的触点金相组织间容易有孔隙，同时形成很多富银区，从而导致产品整体电阻高，导电性能下降。金相组织间空隙多，产品抗折强度偏低，导致电性能方面表现不足。
3.因此，制作抗烧损性能优异的银碳化钨石墨产品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电寿命性能的进一步提升。


技术实现要素：

4.本发明目的是克服现有技术的不足，提供了一种银碳化钨石墨电触头材料及其制备方法。通过钨粉和石墨粉等离子球磨促进粉末的组织细化，合金化，活性活化，化合反应及加速原位气-固相反应等，能极大的提高球磨效率，显着降低球磨污染，并形成独特的结构而显著提高材料的性能。很好地克服了传统球磨机能量不够、球磨效率低，研磨细度不够、混合不够均匀、合金化程度不高，易引入杂质等，等离子体的高活性粒子（离子、电子、激发态的原子和分子、自由基等）易与其它物质发生吸附作用并引起材料表面的活性提高，而机械球磨引入的新鲜表面、大量缺陷进一步增强被球磨粉体的活性，使得扩散、相变和化学反应极易进行。再加入化学包覆工艺制备的银石墨粉球磨混合均匀；原有细化的钨粉和石墨粉发生碳化反应生成碳化钨。化学包覆工艺制备的银石墨粉和碳化钨高温烧结复压，制成成品；金相组织均匀性弥散性更高，组织气孔缺陷少，产品结合强度、抗折强度优于常规工艺。
5.本发明所采取的技术方案如下：一种银碳化钨石墨触头材料的制备方法，包括以下步骤：s1、将钨粉和石墨粉加入等离子球磨机球磨；s2、在步骤s1的等离子球磨机中加入化学包覆工艺制备的银包石墨粉，继续球磨，得到等离子球磨粉；s3、将步骤s2获得的等离子球磨粉高温烧粉制成颗粒；s4、将步骤s3获得的粉体颗粒压制成压坯；s5、将步骤s4得到的压胚在氢气气氛下碳化生成碳化钨，得到碳化钨压胚；s6、将步骤s5所得的碳化钨压胚置于氢气气氛烧结设备中烧结，得到一次烧结压
胚；s7、将步骤s6所得一次烧结压胚压力整形，得到整形压胚；s8、将步骤s7所得整形压胚在氢气气氛烧结设备中烧结，得到二次烧结压胚；s9、将步骤s8所得的二次烧结压胚复压，得到银碳化钨石墨触头材料。
6.优选的，所述步骤s1中，钨粉和石墨粉的质量比为15-15.4:1。
7.优选的，所述步骤s1中，等离子球磨机转速为800-1200rpm，放电电压为6-10kv，放电频率为20-40khz，球磨时间为1-10h，球料比为1-10:1。
8.优选的，所述步骤s2中，等离子球磨机转速为800-1200rpm，放电电压为6-8kv，放电频率为20-30khz，球磨时间为10min-1h，球料比为1-3:1。
9.优选的，所述步骤s3中，所述烧粉温度：600-800℃，保温时间1-3h，烧粉气氛为氢气，制粒的筛网20-60目。
10.优选的，所述步骤s5中，碳化温度为850℃-920℃，碳化气氛为氢气，碳化时间为6-15h。
11.优选的，所述步骤s6中，烧结温度为900℃-940℃，烧结气氛为氢气，保温时间：4-8h。
12.优选的，所述步骤s7中，复压压力6-9t/cm2。
13.优选的，所述步骤s8中，二次烧结温度为880℃-920℃，烧结气氛为氢气，保温时间：4-8h。
14.优选的，所述步骤s9中，复压压力12-14t/cm。
15.一种如上所述的制备方法所制备的银碳化钨石墨触头材料。
16.本发明的有益效果如下：本发明钨粉和石墨粉等离子球磨促进粉末的组织细化，合金化，活性活化，化合反应及加速原位气-固相反应等，能极大的提高球磨效率，显着降低球磨污染，并形成独特的结构而显著提高材料的性能。很好地克服了传统球磨机能量不够、球磨效率低，研磨细度不够、混合不够均匀、合金化程度不高，易引入杂质等，等离子体的高活性粒子（离子、电子、激发态的原子和分子、自由基等）易与其它物质发生吸附作用并引起材料表面的活性提高，而机械球磨引入的新鲜表面、大量缺陷进一步增强被球磨粉体的活性，使得扩散、相变和化学反应极易进行。再加入化学包覆工艺制备的银石墨粉混合均匀；原有细化的钨粉和石墨粉发生碳化反应生成碳化钨。化学包覆工艺制备的银石墨粉和碳化钨高温烧结复压，制成成品；金相组织均匀性弥散性更高，组织气孔缺陷少，产品结合强度、抗折强度优于常规工艺。
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为本发明工艺路线图；图2为常规方法（a）与实施例1（b）制备方法制备得到的agwc12c3触头材料金相结构对比；
图3为常规方法（a）与实施例2（b）制备方法制备得到的agwc27c3触头材料金相结构对比。
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1一种银碳化钨石墨触头材料的制备方法，包括如下步骤：a、将钨粉和石墨粉按15.2:1的质量比配置12kg；b、将钨粉和石墨粉加入等离子球磨机球磨，钨粉粒度：1um；等离子球磨参数：振动电机转速1200rpm，放电电压10kv，放电频率40khz，球磨时间10h，球料比5:1；c、将化学包覆工艺制备的银包石墨粉继续加入等离子球磨机，银和石墨按96.6:3.4的比例化学方式制备银包裹石墨粉88kg，等离子球磨参数：振动电机转速1200rpm，放电电压7kv，放电频率30khz，球磨时间1h，球料比1:1；d、将等离子球磨粉烧粉制粒；烧粉温度：700℃，烧结气氛氢气，保温时间：1.5h；e、将烧粉制粒的粉体颗粒和制粒银粉压制成压坯；f、将脱除成型剂的压胚在氢气气氛下碳化生成碳化钨；碳化参数：碳化温度850℃，碳化气氛为氢气，碳化时间：10h；g、将压坯在氢气气氛下高温烧结，烧结参数：烧结温度930℃，烧结气氛氢气，烧结时间：7h；h、将烧结的压坯按8t/cm2整形；i、将整形压坯在氢气气氛下高温烧结，烧结参数：烧结温度900℃，烧结气氛氢气，烧结时间：7h；j、将二次烧结的压坯按12t/cm2复压，获得agwc12c3触头材料。
21.图2为常规方法与实施例1制备方法制备得到的agwc12c3触头材料金相结构对比。
22.实施例2一种银碳化钨石墨触头材料的制备方法，包括如下步骤：a、将钨粉和石墨粉按15.3:1的质量比配置27kg；b、将钨粉和石墨粉加入等离子球磨机球磨，钨粉粒度：3um；等离子球磨参数：振动电机转速800rpm，放电电压6kv，放电频率20khz，球磨时间1h，球料比10:1；
c、将化学包覆工艺制备的银包石墨粉继续加入等离子球磨机，银和石墨按95.9:4.1的比例制作银包石墨粉73kg，等离子球磨参数：振动电机转速1200rpm，放电电压6kv，放电频率20khz，球磨时间1h，球料比3:1；d、将等离子球磨粉烧粉制粒；烧粉温度：800℃，烧结气氛氢气，保温时间：2h；e、将烧粉制粒的粉体颗粒和制粒银粉压制成压坯；f、将脱除成型剂的压胚在氢气气氛下碳化生成碳化钨；碳化参数：碳化温度920℃，碳化气氛为氢气，碳化时间：10h；g、将压坯在氢气气氛下高温烧结，烧结参数：烧结温度940℃，烧结气氛氢气，烧结时间：7h；h、将烧结的压坯按9t/cm2整形；i、将整形压坯在氢气气氛下高温烧结，烧结参数：烧结温度920℃，烧结气氛氢气，烧结时间：7h；j、将二次烧结的压坯按13t/cm2复压，获得agwc27c3触头材料。
23.图3为常规方法与实施例2制备方法制备得到的agwc27c3触头材料金相结构对比。
24.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：
1.一种银碳化钨石墨触头材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、将钨粉和石墨粉加入等离子球磨机球磨；s2、在步骤s1的等离子球磨机中加入化学包覆工艺制备的银包石墨粉，继续球磨，得到等离子球磨粉；s3、将步骤s2获得的等离子球磨粉高温烧粉，制成颗粒；s4、将步骤s3获得的粉体颗粒压制成压坯；s5、将步骤s4得到的压胚在氢气气氛下碳化生成碳化钨，得到碳化钨压胚；s6、将步骤s5所得的碳化钨压胚置于氢气气氛烧结设备中烧结，得到一次烧结压胚；s7、将步骤s6所得一次烧结压胚压力整形，得到整形压胚；s8、将步骤s7所得整形压胚在氢气气氛烧结设备中烧结，得到二次烧结压胚；s9、将步骤s8所得的二次烧结压胚复压，得到银碳化钨石墨触头材料。2.根据权利要求1所述银碳化钨石墨触头材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，钨粉和石墨粉的质量比为15-15.4:1。3.根据权利要求1所述银碳化钨石墨触头材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，等离子球磨机转速为800-1200rpm，放电电压为6-10kv，放电频率为20-40khz，球磨时间为1-10h，球料比为1-10:1。4.根据权利要求1所述银碳化钨石墨触头材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，等离子球磨机转速为800-1200rpm，放电电压为6-8kv，放电频率为20-30khz，球磨时间为10min-1h，球料比为1-3:1。5.根据权利要求1所述银碳化钨石墨触头材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，所述烧粉温度：600-800℃，保温时间1-3h，烧粉气氛为氢气，制粒的筛网20-60目。6.根据权利要求1所述银碳化钨石墨触头材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s5中，碳化温度为850℃-920℃，碳化气氛为氢气，碳化时间为6-15h。7.根据权利要求1所述银碳化钨石墨触头材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s6中，烧结温度为900℃-940℃，烧结气氛为氢气，保温时间：4-8h。8.根据权利要求1所述银碳化钨石墨触头材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s7中，复压压力6-9t/cm2。9.根据权利要求1所述银碳化钨石墨触头材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s8中，二次烧结温度为880℃-920℃，烧结气氛为氢气，保温时间：4-8h。10.根据权利要求1所述银碳化钨石墨触头材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s9中，复压压力12-14t/cm2。

技术总结
本发明公开了一种银碳化钨石墨触头材料的制备工艺，包括以下步骤：钨粉和石墨粉等离子球磨促进粉末的组织细化，合金化，活性活化，化合反应及加速原位气-固相反应等，能极大的提高球磨效率，显著降低球磨污染，并形成独特的结构而显著提高材料的性能。加入化学包覆工艺制备的银包石墨粉等离子球磨，烧粉制成颗粒，压制成压坯并置于氨分解气氛保护的脱脂炉中脱除压坯成型剂，脱脂后的压坯在氢气气氛下碳化，将碳化后的压坯置于氨分解气氛保护的烧结炉中烧结复压复烧。本发明制备方法得到的银碳化钨石墨触头材料金相组织均匀性弥散性更高，组织气孔缺陷少，产品结合强度、抗折强度优于常规工艺。于常规工艺。于常规工艺。


技术研发人员：孔欣 费家祥 崔永刚 郭仁杰 万岱 宋林云 柏小平 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：2023/10/7