CN103981418B - TiC/TiB2/Al/Cu电触头材料及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种TiC/TiB2/Al/Cu电触头材料及其制备方法，属于材料领域。该材料由以下重量配比的原料制备而成：碳化钛28～40份，硼化钛10～20份，铝10～22份，铜20～54份，粘结剂1～3份；其中，所述粘结剂为石墨粉和/或有机溶剂。该材料是将原料混匀后于10～20MPa压力下压制成型，然后在真空条件下于700～1100℃保温3～6小时得到的。本发明电触头材料降低了Cu含量，增加了强化相碳化钛及硼化钛的含量，改善了碳化钛与铜的润湿性，致密度高、接触电阻低、抗熔焊性好、硬度高、抗弯强度，适合工业大规模生产应用。
Description
技术领域
本发明属于材料领域，具体涉及一种TiC/TiB2/Al/Cu电触头材料及其制备方法和用途。
背景技术
目前，电接触材料大致可以分为以下几类：铜基触头材料、贵金属基触头材料、钨基触头材料等。其中应用最为广泛且最具代表性的就是Cu-W合金以及Ag基电接触材料两大类。对于这两类触头材料而言，其中的贵金属元素如Cu、Ag、W等所占的材料重量比大，因此价格昂贵，且这些金属的资源储量有限，影响和限制了其推广应用及进一步大规模开发应用。另外，现有的触头材料所含有的金属比例过大，导致硬度不高、耐磨性差。
因此，开发一种稀贵金属含量低、导电性能良好、资源丰富、耐磨性好、成本低廉的电接触材料成为一种趋势。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种新的TiC/TiB2/Al/Cu电触头材料。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：TiC/TiB2/Al/Cu电触头材料，由以下重量配比的原料制备而成：碳化钛28～40份，硼化钛10～20份，铝10～22份，铜20～54份，粘结剂1～3份；其中，所述粘结剂为石墨粉和/或有机溶剂。
其中，上述材料优选由以下重量配比的原料制备而成：碳化钛28～32份，硼化钛8～12份，铝18～22份，铜32～54份，粘结剂2份。
其中，上述电触头材料的原料中固体的粒度为1.5～2μm。
本发明还提供上述的TiC/TiB2/Al/Cu电触头材料的制备方法：将原料混匀后于10～20MPa压力下压制成型，然后在真空条件下于700～1100℃保温3～6小时，即得TiC/TiB2/Al/Cu电触头材料。
其中，上述方法中所述真空条件为4×10-3～5×10-3Pa的绝对压强。
本发明还提供上述的TiC/TiB2/Al/Cu电触头材料在制备电触头中的用途。
本发明还提供上述的TiC/TiB2/Al/Cu电触头材料制备的电触头。
本发明的有益效果是：本发明中选择的石墨、铝的优点为：1)润滑性能良好。石墨粉具有良好的润滑性，可以大大降低摩擦阻力。2)导电性能良好。石墨粉以及铝粉的导电性能优异，可以大大降低电接触材料的接触电阻。3)与碳化钛颗粒润湿性良好。碳化钛颗粒与铜的润湿性能很差，容易形成孔隙，降低电接触材料的各项性能指标，加入铝粉后，铝可与铜形成少量的中间合金，可很大程度的改善铜与碳化钛的润湿性，减少烧结过程中的气孔率，增加致密度。另外，添加石墨粉或有机溶剂还有增强压坯成型性的作用。
本发明TiC/TiB2/Al/Cu电触头材料与普通的Cu-W等传统电接触材料相比，明显降低了Cu含量，同时大大增加了强化相碳化钛及硼化钛的含量，并且大大改善了碳化钛与铜的润湿性，该材料的致密度高，接触电阻低，抗熔焊性好，硬度高，抗弯强度优异。同时，材料的制备工艺简单可行，成本低廉，设备简单，适合工业大规模生产。
具体实施方式
本发明TiC/TiB2/Al/Cu电触头材料，由以下重量配比的原料制备而成：碳化钛28～40份，硼化钛10～20份，铝10～22份，铜20～54份，粘结剂1～3份；其中，所述粘结剂为石墨粉和/或有机溶剂。
其中，所述的有机溶剂可以是聚乙二醇、石蜡或丁苯橡胶。
优选的，上述材料由以下重量配比的原料制备而成：碳化钛28～32份，硼化钛8～12份，铝18～22份，铜32～54份，粘结剂2份。
优选的，上述电触头材料的原料中固体的粒度为1.5～2μm。原料如粒度过大，则颗粒表面活性较差，不利于烧结过程，需要延长烧结时间，增加成本；如粒度过小，则会在压制过程中导致气孔率增大，不利于材料的致密化。
本发明还提供上述的TiC/TiB2/Al/Cu电触头材料的制备方法：将原料混匀后于10～20MPa压力下压制成型，然后在真空条件下于700～1100℃保温3～6小时，即得TiC/TiB2/Al/Cu电触头材料。
本领域技术人员可以理解的是，在工业生产中以及本发明所述的真空条件下并不是完全的真空，也有一定的压强，只是压强较小。优选的，上述方法中所述真空条件为4×10-3～5×10-3Pa的绝对压强。
本发明还提供上述的TiC/TiB2/Al/Cu电触头材料在制备电触头中的用途。
本发明还提供上述的TiC/TiB2/Al/Cu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TiC/TiB2/Al/Cu电触头材料的制备。
将3g碳化钛粉、2g硼化钛粉、1g铝粉、4.8g铜粉及0.2g石墨粉混匀，然后在15MPa的压力下压制成型，取出压块放进真空烧结炉中烧结，真空条件为4*10-3pa绝对压强，烧结温度为900℃，保温5小时，得到TiC/TiB2/Al/Cu电触头材料。测得所得TiC/TiB2/Al/Cu电触头材料制备的性能，结果如表1所示。
实施例2本发明TiC/TiB2/Al/Cu电触头材料制备
将4g碳化钛粉、2g硼化钛粉、1g铝粉、2.8g铜粉及0.2g石墨粉混匀，然后在20MPa压力下压制成型，取出压块放进真空烧结炉中烧结，真空条件为4.5*10-3pa绝对压强，烧结温度为1000℃，保温3h，得到TiC/TiB2/Al/Cu电触头材料。测得所得TiC/TiB2/Al/Cu电触头材料制备的性能，结果如表1所示。
实施例3本发明TiC/TiB2/Al/Cu电触头材料的制备。
将3.9g碳化钛粉、2g硼化钛粉、2g铝粉、2g铜粉及0.1g有机溶剂混匀，然后在20MPa压力下压制成型，取出压块房间真空烧结炉中烧结，真空条件为4.8*10-3pa绝对压强，烧结温度为1100℃，保温6h，得到TiC/TiB2/Al/Cu电触头材料。测得所得TiC/TiB2/Al/Cu电触头材料制备的性能，结果如表1所示。
实施例4本发明TiC/TiB2/Al/Cu电触头材料的制备。
将3.2g碳化钛粉、1.2g硼化钛粉、2g铝粉、4g铜粉及0.2g有机溶剂混匀，然后在20MPa压力下压制成型，取出压块放进真空烧结炉中烧结，真空条件为4*10-3pa绝对压强，烧结温度为1100℃，保温4h，得到TiC/TiB2/Al/Cu电触头材料。测得所得TiC/TiB2/Al/Cu电触头材料制备的性能，结果如表1所示。
表1本发明TiC/TiB2/Al/Cu电触头材料性能测定结果。
| 样品名称 | 相对密度(％) | 电阻率(μm.cm) | 抗弯强度(MPa) | 硬度(HRC) |
| 实施例1 | 99.7 | 20.1 | 89.7 | 30.2 |
| 实施例2 | 99.8 | 45.2 | 93.5 | 58.0 |
| 实施例3 | 99.8 | 35.8 | 102.4 | 53.1 |
| 实施例4 | 99.9 | 19.8 | 128.9 | 69.2 |
Claims (6)
1.TiC/TiB2/Al/Cu电触头材料，其特征在于由以下重量配比的原料制备而成：碳化钛28～32份，硼化钛8～12份，铝18～22份，铜32～54份，粘结剂2份；其中，所述粘结剂为石墨粉和/或有机溶剂。
2.根据权利要求1所述的TiC/TiB2/Al/Cu电触头材料，其特征在于：原料中固体的粒度为1.5～2μm。
3.根据权利要求1或2所述的TiC/TiB2/Al/Cu电触头材料的制备方法，其特征在于：将原料混匀后于10～20MPa压力下压制成型，然后在真空条件下于700～1100℃保温3～6小时，即得TiC/TiB2/Al/Cu电触头材料。
4.根据权利要求3所述的TiC/TiB2/Al/Cu电触头材料的制备方法，其特征在于：所述真空条件为4×10-3～5×10-3Pa的绝对压强。
5.根据权利要求1或2所述的TiC/TiB2/Al/Cu电触头材料在制备电触头中的用途。
6.由权利要求1或2所述的TiC/TiB2/Al/Cu电触头材料制备的电触头。
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