CN101224498A - 采用W-CuO粉末制备铜钨触头材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的采用W-CuO粉末制备铜钨触头材料的方法,采用CuO粉末球磨后,与纳米W粉在高能球磨机上进行混料,再将混合粉末用氢气还原得到Cu-W复合粉末,最后将Cu-W复合粉末压制成型、烧结熔渗后制得铜钨触头材料。本发明的制备方法,使W骨架的孔隙得到细化,还保持了一定的强度,不仅工艺简单、成本低,而且所制备的铜钨触头材料的耐电弧击穿性能得到了提高。
Description
技术领域
本发明属于金属材料制备技术领域,具体涉及一种采用W-CuO粉末来制备铜钨触头材料的方法。
背景技术
在CuW合金中,高熔点W形成难熔的骨架,使材料具有抗电弧、耐磨损及耐高温的性能,而低熔点的Cu具有优良的导电、导热性和良好的塑性。因此CuW合金被广泛的用作高压及超高压电器开关的触头材料。
现有用作触头材料的CuW合金的制备是采用Cu粉和W粉作原料。根据烧损机理,W骨架中渗铜的孔隙度越小,毛细作用越大,电弧作用下铜越不容易喷溅出去,从而起到良好的蒸发散热作用,减少W骨架的烧蚀。所以,用作触头材料的CuW合金应当使W骨架的孔隙越细化越好,而且还应保持一定的强度,才能使触头材料的耐电弧烧蚀性能得到提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用W-CuO粉末制备铜钨触头材料的方法,该方法制得的材料使W骨架的孔隙得到细化,而且还保持了一定的强度,从而提高了触头材料的耐电弧烧蚀性能。
本发明所采用的技术方案是,采用W-CuO粉末制备铜钨触头材料的方法,按以下步骤进行:
a.球磨
将CuO粉末放入球磨机中进行球磨,使其平均粒度达到10~30nm;
b.混料
取平均粒度为80~100nm的W粉,加入上步球磨过的CuO粉末,CuO的加入量为W粉重量的9%~15%,将该混合粉末放入高能球磨机中进行混料;
c.还原
把上步处理后的混合粉末用氢气进行还原,氢气流量0.08l/min,升温速率为15℃/min,将CuO与W的混合粉末还原成Cu与W的混合粉末;
d.烧结熔渗
将上步得到Cu与W的混合粉末压坯、温度800℃~1000℃下烧结1小时,温度1200℃~1400℃下熔渗铜1~4小时,即制得铜钨触头材料。
本发明的方法采用超细W粉进行烧结,细化了W骨架的孔隙,以CuO粉替代诱导Cu粉,不但解决了超细Cu粉制备的困难,还起到了阻碍W颗粒长大的作用。采用CuO的粒度远远小于W的粒度,不影响W骨架的强度,这样少量的CuO就象小球一样填于W颗粒的周围孔隙中,而且加入的CuO粉末将W颗粒进行有效分割,避免了闭孔的出现,从而使得到的铜钨触头材料的耐电弧烧损性得到显著提高。
附图说明
图1是本发明制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
参照图1,本发明的铜钨触头材料制备方法,按以下步骤进行:
a.球磨
将CuO粉末放入120r/min的球磨机上进行球磨,球料比为60∶1,球磨时间为60~90小时,使CuO粉末的平均粒度达到10~30nm;
b.混料
取平均粒度为80~100nm的W粉,加入上步球磨过的CuO粉末,CuO的加入量为W粉重量的9%~15%,将该混合粉末放入120r/min的高能球磨机中进行混料,球料比为20∶1,混料时间为2~6小时;
c.还原
把上步处理后的混合粉末用氢气进行还原,氢气流量0.08l/min,升温速率为15℃/min,将CuO与W的混合粉末还原成Cu与W的混合粉末;
d.烧结熔渗
将上步得到Cu与W的混合粉末压坯、温度800℃~1000℃下烧结1小时,控制氢气流量0.08l/min,在温度1200℃~1400℃下熔渗铜1~4小时,即制得铜钨触头材料。
实施例1
称取平均粒度为80~100nm的W粉50g,平均粒度为10~30nm的CuO粉末4.5g,在120r/min的球磨机上球料比为60∶1的条件下进行球磨60小时,将球磨后的CuO粉末与纳米W粉在120r/min的球磨机上球料比为20∶1的条件下进行混料2小时,然后将混合粉末在800℃用氢气进行还原,采用常规的粉末冶金方法将还原后的混合粉末成型,800℃烧结1小时,然后在1200℃熔渗铜4小时,即制得铜钨触头材料。
实施例2
称取平均粒度为80~100nm的W粉50g,平均粒度为10~30nm的CuO粉末6g,在120r/min的球磨机上球料比为60∶1的条件下进行球磨70小时,将球磨后的CuO粉末与纳米W粉在120r/min的球磨机上球料比为20∶1的条件下进行混料4小时,然后将混合粉末在700℃用氢气进行还原,采用常规的粉末冶金方法将还原后的混合粉末成型,900℃烧结1小时,然后在1300℃熔渗铜3小时,即制得铜钨触头材料。
实施例3
称取平均粒度为80~100nm的W粉50g,平均粒度为10~30nm的CuO粉末7.5g,在120r/min的球磨机上球料比为60∶1的条件下进行球磨90小时,将球磨后的CuO粉末与纳米W粉在120r/min的球磨机上球料比为20∶1的条件下进行混料6小时,然后将混合粉末在800℃用氢气进行还原,采用常规的粉末冶金方法将还原后的混合粉末成型,1000℃烧结1小时,然后在1400℃熔渗铜1小时,即制得铜钨触头材料。
本发明方法制备的Cu-W假合金与传统的Cu-W假合金的性能对比见表1所示。
表1 Cu-W假合金的性能对比
材料名称 | 硬度,HB | 电导率,%IACS | 密度g/cm3 | 耐电压击穿强度(30次平均值),V/m |
传统Cu-W本发明所制备Cu-W | 197235 | 4446 | 14.094014.6121 | 9.53×1071.05×108 |
从上表可以看出,本发明方法得到的材料,其硬度、电导率、密度和耐电压击穿强度值均得到提高,具有优良的综合性能。
Claims (5)
1.一种采用W-CuO粉末制备铜钨触头材料的方法,其特征在于,该方法按以下步骤进行:
a.球磨
将CuO粉末放入球磨机中进行球磨,使其平均粒度达到10~30nm;
b.混料
取平均粒度为80~100nm的W粉,加入上步球磨过的CuO粉末,CuO的加入量为W粉重量的9%~15%,将该混合粉末放入高能球磨机中进行混料;
c.还原
把上步处理后的混合粉末用氢气进行还原,氢气流量0.08l/min,升温速率为15℃/min,将CuO与W的混合粉末还原成Cu与W的混合粉末;
d.烧结熔渗
将上步得到Cu与W的混合粉末压坯、温度800℃~1000℃下烧结1小时,温度1200℃~1400℃下熔渗铜1~4小时,即制得铜钨触头材料。
2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤a中,球磨机的转速为120r/min,球料比为60∶1,球磨时间为60~90小时。
3.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤b中,高能球磨机的转速为120r/min,球料比为20∶1,混料时间为2~6小时。
4.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤c中,控制氢气流量为0.08l/min,升温速率为15℃/min。
5.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤d中,控制氢气流量为0.08l/min。
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