CN102436864B - 碳化钛基电触头材料及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及碳化钛基电触头材料及其制备方法和用途，属于材料领域。本发明所解决的技术问题是提供了一种新的电触头材料及其制备方法和用途。本发明电触头材料为碳化钛基电触头材料，其由下述重量配比的组分制备而成：碳化钛80～99份，粘结剂20～1份；其中，所述的粘结剂选自金属、合金、碳粉中至少一种。

Description

碳化钛基电触头材料及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及碳化钛基电触头材料及其制备方法和用途，属于材料领域。
背景技术
目前，电触头材料大致可以划分成以下几类：银基触头材料、钨基触头材料、铜基触头材料以及贵金属基弱电接点材料。其中，最具代表性的触头材料为Cu-W合金及Ag基触头材料(AgSnO2、AgCdO、Ag-W系等)两大类。由于W、Ag等均属于贵金属，资源储量有限，而且采用该类贵金属作为原料使得触头材料的成本过于昂贵，不利于推广应用。另外，现有的触头材料耐磨性能差而很难使用在滑动触头上。
因此，开发其它种类的导电性能良好、硬度高、资源丰富、耐磨损、成本低的触头材料成为一种趋势。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种新的电触头材料。
本发明电触头材料为碳化钛基电触头材料，其由下述重量配比的组分制备而成：碳化钛80～99份，粘结剂20～1份；其中，所述的粘结剂选自金属、合金、碳粉中至少一种。
其中，本发明碳化钛基电触头材料，其优选由下述重量配比的组分制备而成：碳化钛80～85份，粘结剂20～15份。
其中，本发明碳化钛基电触头材料，其组分中，所述的金属优选选自Co，Cu，Ni，Mo，Cr中至少一种；所述的合金优选选自Cu-Cr合金、Cu-Ni合金、Co-Cr合金、Co-Ni合金、Co-Cu合金、Co-Mo合金、Cu-Mo合金、Ni-Mo合金、Ni-Cr合金、Mo-Cr合金中至少一种。
本发明选择的C、合金或金属的优点为：1)、抗氧化性好。2)、与TiC颗粒润湿性好。3)、添加的C能从这些单质或合金中弥散析出，有利于C的均匀分布。4)、导电性好。加Co、Ni主要是起粘结剂的作用，将碳化钛颗粒之间通过粘结剂固结在一起，同时还有改善导电性的作用；加Cu和C主要是增加导电性，另外，加C还有增强压坯(烧结中间产品)成型性的作用，加Cu也有粘结剂的作用；加Mo有改善润湿性作用；加Cr有增强导电性作用、粘结剂和提高机械性能的作用。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种制备上述碳化钛基电触头材料的方法，其包括如下步骤：
a、按重量配比取下述原料混匀：碳化钛80～99份，粘结剂20～1份；其中，所述的粘结剂选自金属、合金、碳粉中至少一种；
b、a步骤混匀后的原料于20～30MPa的压力下压制成型，然后在真空条件(真空条件的真空度优选为4×10-4～5×10-4Pa)下于1000～1600℃保温3～6小时，即得碳化钛基电触头材料。
其中，本发明制备碳化钛基电触头材料的方法，其a步骤中优选按重量配比取下述原料混匀：碳化钛80～85份，粘结剂20～15份。
其中，本发明制备碳化钛基电触头材料的方法，其a步骤中所述的金属优选选自Co，Cu，Ni，Mo，Cr中至少一种；a步骤中所述的合金优选选自Cu-Cr合金、Cu-Ni合金、Co-Cr合金、Co-Ni合金、Co-Cu合金、Co-Mo合金、Cu-Mo合金、Ni-Mo合金、Ni-Cr合金、Mo-Cr合金中至少一种。
其中，本发明制备碳化钛基电触头材料的方法，其a步骤中的原料的粒度过大，颗粒表面活性不够好，不利于烧结，烧结时间要延长；如果粒度过小，除增加成本外，还会导致金属粉末颗粒表面活性太好，在加工过程(空气中)易氧化，以及压坯的压制密度降低的问题。为了减少或避免上述问题，其粒度优选为200～400目。
本发明还提供了上述碳化钛基电触头材料在制备电触头中的用途。
本发明还提供了由上述碳化钛基电触头材料制备的电触头。
本发明具有如下有益效果：与普通的Cu-W，Ag-W，Ag-SnO2等系列的电触头材料相比，本发明碳化钛基电触头材料采用导电性、耐磨损和抗氧化的碳化钛陶瓷与金属或合金混合烧制成金属陶瓷，该材料中碳化钛与金属结合强度高，接触电阻低，抗熔焊性好，抗电弧腐蚀能力强。材料的制备工艺简单可行，成本低，适合工业大规模生产。
具体实施方式
本发明电触头材料为碳化钛基电触头材料，其由下述重量配比的组分制备而成：碳化钛80～99份，粘结剂20～1份；其中，所述的粘结剂选自金属、合金、碳粉中至少一种。
其中，本发明碳化钛基电触头材料，其优选由下述重量配比的组分制备而成：碳化钛80～85份，粘结剂20～15份。
其中，本发明碳化钛基电触头材料，其组分中，所述的金属优选选自Co，Cu，Ni，Mo，Cr中至少一种；所述的合金优选选自Cu-Cr合金、Cu-Ni合金、Co-Cr合金、Co-Ni合金、Co-Cu合金、Co-Mo合金、Cu-Mo合金、Ni-Mo合金、Ni-Cr合金、Mo-Cr合金中至少一种。
本发明选择的C、合金或金属的优点为：1)、抗氧化性好。2)、与TiC颗粒润湿性好。3)、添加的C能从这些单质或合金中弥散析出，有利于C的均匀分布。4)、导电性好。加Co、Ni主要是起粘结剂的作用，将碳化钛颗粒之间通过粘结剂固结在一起，同时还有改善导电性的作用；加Cu和C主要是增加导电性，另外，加C还有增强压坯(烧结中间产品)成型性的作用，加Cu也有粘结剂的作用；加Mo有改善润湿性作用；加Cr有增强导电性作用、粘结剂和提高机械性能的作用。
本发明还提供了一种制备上述碳化钛基电触头材料的方法，其包括如下步骤：
a、按重量配比取下述原料混匀：碳化钛80～99份，粘结剂20～1份；其中，所述的粘结剂选自金属、合金、碳粉中至少一种；
b、a步骤混匀后的原料于20～30MPa的压力下压制成型，然后在真空条件(真空条件的真空度优选为4×10-4～5×10-4Pa)下于1000～1600℃保温3～6小时，即得碳化钛基电触头材料。
其中，本发明制备碳化钛基电触头材料的方法，其a步骤中优选按重量配比取下述原料混匀：碳化钛80～85份，粘结剂20～15份。
其中，本发明制备碳化钛基电触头材料的方法，其a步骤中所述的金属优选选自Co，Cu，Ni，Mo，Cr中至少一种；a步骤中所述的合金优选选自Cu-Cr合金、Cu-Ni合金、Co-Cr合金、Co-Ni合金、Co-Cu合金、Co-Mo合金、Cu-Mo合金、Ni-Mo合金、Ni-Cr合金、Mo-Cr合金中至少一种。
其中，本发明制备碳化钛基电触头材料的方法，其a步骤中的原料的粒度过大，颗粒表面活性不够好，不利于烧结，烧结时间要延长；如果粒度过小，除增加成本外，还会导致金属粉末颗粒表面活性太好，在加工过程(空气中)易氧化，以及压坯的压制密度降低的问题。为了减少或避免上述问题，其粒度优选为200～400目。
本发明还提供了上述碳化钛基电触头材料在制备电触头中的用途。
本发明还提供了由上述碳化钛基电触头材料制备的电触头。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1 本发明碳化钛基电触头材料的制备
将8g TiC粉末(粒度200目)与2g Co混匀，然后于20MPa的液压机上压制成型，取出压块放进真空烧结炉中烧结，烧结温度为1500℃，保温时间为6小时，得到碳化钛基电触头材料。测定所得碳化钛基电触头材料的性能，结果如表1所示。
实施例2 本发明碳化钛基电触头材料的制备
将7g TiC粉末(粒度300目)与3g Cu混匀，然后于25MPa的液压机上压制成型，取出压块放进真空烧结炉中烧结，烧结温度为1200℃，保温时间为4小时，得到碳化钛基电触头材料。测定所得碳化钛基电触头材料的性能，结果如表1所示。
实施例3 本发明碳化钛基电触头材料的制备
将6g TiC粉末(粒度400目)与4g Ni混匀，然后于20MPa的液压机上压制成型，取出压块放进真空烧结炉中烧结，烧结温度为1600℃，保温时间为3小时，得到碳化钛基电触头材料。测定所得碳化钛基电触头材料的性能，结果如表1所示。
实施例4 本发明碳化钛基电触头材料的制备
将9.8g TiC粉末(粒度350目)与0.2g碳粉混匀，然后于30MPa的液压机上压制成型，取出压块放进真空烧结炉中烧结，烧结温度为1500℃，保温时间为3.5小时，得到碳化钛基电触头材料。测定所得碳化钛基电触头材料的性能，结果如表1所示。
实施例5 本发明碳化钛基电触头材料的制备
将8g TiC粉末(粒度250目)与0.2g Mo和1.8g Cr混匀，然后于20MPa的液压机上压制成型，取出压块放进真空烧结炉中烧结，烧结温度为1800℃，保温时间为4.5小时，得到碳化钛基电触头材料。测定所得碳化钛基电触头材料的性能，结果如表1所示。
实施例6 本发明碳化钛基电触头材料的制备
将7g TiC粉末(粒度300目)与3g Cu-Cr合金(Cu-Cr合金中的Cu含量为60wt％)混匀，然后于20MPa的液压机上压制成型，取出压块放进真空烧结炉中烧结，烧结温度为1500℃，保温时间为3小时，得到碳化钛基电触头材料。测定所得碳化钛基电触头材料的性能，结果如表1所示。
实施例7 本发明碳化钛基电触头材料的制备
将8g TiC粉末(粒度200目)与2g Co-Ni合金(Co-Ni合金中的Co含量为60wt％)混匀，然后于22MPa的液压机上压制成型，取出压块放进真空烧结炉中烧结，烧结温度为1500℃，保温时间为5小时，得到碳化钛基电触头材料。测定所得碳化钛基电触头材料的性能，结果如表1所示。
实施例8 本发明碳化钛基电触头材料的制备
将6g TiC粉末(粒度200目)与4g Cu-Ni合金(Cu-Ni合金中的Cu含量为60wt％)和40g Ni混匀，然后于27MPa的液压机上压制成型，取出压块放进真空烧结炉中烧结，烧结温度为1400℃，保温时间为4.5小时，得到碳化钛基电触头材料。测定所得碳化钛基电触头材料的性能，结果如表1所示。
表1 本发明碳化钛基电触头材料性能测定结果
Figure BDA0000079316470000041
Figure BDA0000079316470000051

Claims (6)

1.碳化钛基电触头材料，其特征在于由下述重量配比的组分制备而成：碳化钛80～85份，粘结剂20～15份；其中，所述的粘结剂为合金和碳粉；所述的合金选自Cu-Cr合金、Cu-Ni合金、Co-Cr合金、Co-Ni合金、Co-Cu合金、Co-Mo合金、Cu-Mo合金、Ni-Mo合金、Ni-Cr合金、Mo-Cr合金中至少一种。
2.制备碳化钛基电触头材料的方法，其特征在于包括如下步骤：
a、按重量配比取下述原料混匀：碳化钛80～85份，粘结剂20～15份；其中，所述的粘结剂为合金和碳粉；所述的合金选自Cu-Cr合金、Cu-Ni合金、Co-Cr合金、Co-Ni合金、Co-Cu合金、Co-Mo合金、Cu-Mo合金、Ni-Mo合金、Ni-Cr合金、Mo-Cr合金中至少一种；
b、a步骤混匀后的原料于20～30MPa的压力下压制成型，然后在真空条件下于1000～1600℃保温3～6小时，即得碳化钛基电触头材料。
3.根据权利要求2所述的制备碳化钛基电触头材料的方法，其特征在于：a步骤中的原料的粒度为200～400目。
4.根据权利要求2所述的制备碳化钛基电触头材料的方法，其特征在于：b步骤中所述的真空条件的真空度为4×10-4～5×10-4Pa。
5.权利要求1所述的碳化钛基电触头材料在制备电触头中的用途。
6.由权利要求1所述的碳化钛基电触头材料制备的电触头。
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