CN104014792B - 采用放电等离子烧结高性能铜钨电工触头材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开采用放电等离子烧结高性能铜钨电工触头材料的方法，该方法是将钨粉、铜粉配制成铜钨复合粉，放入石墨模具中；将石墨模具放入放电等离子烧结炉中，对铜钨复合粉施加20‑60MPa的压力，在烧结炉中通入惰性气体或抽真空，烧结温度为900‑1200℃，保温5‑25min，最后随炉冷却至室温，制得铜钨电工触头材料。与传统的烧结工艺相比，放电等离子烧结法是融入热压、等离子活化和电阻加热为一体的烧结技术，从而具有升温速度快、烧结时间短以及晶粒均匀等特点，有利于控制烧结体的细微结构，从而获得的材料致密度高且性能好。
Description
技术领域
本发明涉及材料制备技术领域，尤其涉及一种放电等离子烧结高性能铜钨合金电工触头材料的方法。
背景技术
随着我国西电东送、南北互供、跨区域联网的电网持续建设，我国高压输变电网络负荷日益增加，***容量不断增长,为此采用特高压、大容量远距离输电已成为我国节能输电的主要趋势。对于电力***的关键性部件电触头，W-Cu系触头材料因其具有良好的耐电弧侵蚀性、抗熔焊性和高强度等优异性能而广泛应用于各种断路器、真空负荷开关和变压器转换开关上。但是由于钨和铜材料是一种典型的假合金，两者互不相溶，且两者熔点相差较大，因此，采用常规的烧结制备方法很难获得较高的密度(相对密度＜97%)，这对材料的导热导电性、抗电弧烧蚀性能和力学性能等产生不利影响，且烧结时间都较长，能耗大，并且大多采用烧结助剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种优质高效、低耗低成本的放电等离子烧结高性能铜钨电工触头材料的方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
采用放电等离子烧结高性能铜钨电工触头材料的方法，所述方法具体包括以下步骤：
1）将钨粉、铜粉配制成铜钨复合粉，放入石墨模具中；所述铜钨复合粉中，钨粉和铜粉按质量比的含量分别为：钨粉70-80%，其余为铜粉；
2）将石墨模具放入放电等离子烧结炉中，对铜钨复合粉施加20-60MPa的压力，在烧结炉中通入惰性气体或抽真空，烧结温度为900-1200℃，保温5-25min，最后随炉冷却至室温，制得铜钨电工触头材料。
所述钨粉和铜粉的纯度均大于99.5%。
所述步骤2）中，烧结温度是以100-300℃/min的升温速率升温至900-1200℃。
所述步骤2）中，在烧结炉中抽真空时，抽真空至真空度小于10-1pa。
本发明采用以上技术方案，与传统的烧结工艺相比，放电等离子烧结法是融入热压、等离子活化和电阻加热为一体的烧结技术，从而具有升温速度快、烧结时间短(烧结时间可缩短到几分钟，而在制备铜钨合金电工触头的传统方法中，如热压和无压烧结方法，烧结时间则需要几小时甚至十几小时)以及晶粒均匀等特点，有利于控制烧结体的细微结构，从而获得的材料致密度高且性能好。放电等离子烧结法利用脉冲能、放电脉冲压力和焦耳热产生的瞬时高温场来实现烧结过程，对于实现优质高效、低耗低成本的材料制备具有重要意义。其次，本发明在制备高性能铜钨合金电工触头的过程中无需压制成型且无需添加任何烧结助剂，从而可大大简化了材料的制备工艺流程。
具体实施方式
采用放电等离子烧结高性能铜钨电工触头材料的方法，所述方法具体包括以下步骤：
1）将钨粉、铜粉配制成铜钨复合粉，放入石墨模具中；所述铜钨复合粉中，钨粉和铜粉按质量比的含量分别为：钨粉70-80%，其余为铜粉；
2）将石墨模具放入放电等离子烧结炉中，对铜钨复合粉施加20-60MPa的压力，在烧结炉中通入惰性气体或抽真空，烧结温度为900-1200℃，保温5-25min，最后随炉冷却至室温，制得铜钨电工触头材料。
所述钨粉和铜粉的纯度均大于99.5%。
所述步骤2）中，烧结温度是以100-300℃/min的升温速率升温至900-1200℃。
所述步骤2）中，在烧结炉中抽真空时，抽真空至真空度小于10-1pa。
实施例1
将质量比含量为70%的钨粉、30%的铜粉配制成铜钨复合粉，放入石墨模具中。将石墨模具放入放电等离子烧结炉中，对铜钨复合粉施加60MPa的压力，在烧结炉中抽真空，真空度在低于10-1Pa的条件下，以300℃/min的升温速率升温至900℃，保温25min，最后随炉冷却至室温，制得铜钨电工触头材料。
实施例1制得铜钨电工触头材料的性能如下：
致密度：99%；
电导率：4.7μΩ.cm；
硬度（HB）：242。
实施例2
将质量比含量为80%的钨粉、20%的铜粉配制成铜钨复合粉，放入石墨模具中。将石墨模具放入放电等离子烧结炉中，对铜钨复合粉施加20MPa的压力，在烧结炉中抽真空，真空度在低于10-1Pa的条件下，以100℃/min的升温速率升温至1200℃，保温5min，最后随炉冷却至室温，制得铜钨电工触头材料。
实施例2制得铜钨电工触头材料的性能如下：
致密度：97%；
电导率：4.3μΩ.cm；
硬度（HB）：262。
实施例3
将质量比含量为75%的钨粉、25%的铜粉配制成铜钨复合粉，放入石墨模具中。将石墨模具放入放电等离子烧结炉中，对铜钨复合粉施加40MPa的压力，在烧结炉中通入惰性气体，以200℃/min的升温速率升温至1100℃，保温15min，最后随炉冷却至室温，制得铜钨电工触头材料。
实施例3制得铜钨电工触头材料的性能如下：
致密度：98.5%；
电导率：4.6μΩ.cm；
硬度（HB）：256。
铜钨合金电工触头材料的致密度由阿基米德法测定，材料的电导率由FQR7501A型涡流电导仪测定，材料的硬度由HB-3000B型布氏硬度计测定。
Claims (4)
1. 采用放电等离子烧结高性能铜钨电工触头材料的方法，其特征在于：所述方法具体包括以下步骤：
1）将钨粉、铜粉配制成铜钨复合粉，放入石墨模具中；所述铜钨复合粉中，钨粉和铜粉按质量比的含量分别为：钨粉70-80%，其余为铜粉；
2）将石墨模具放入放电等离子烧结炉中，对铜钨复合粉施加20-60MPa的压力，在烧结炉中通入惰性气体或抽真空，烧结温度为900-1200℃，保温5-25min，最后随炉冷却至室温，制得铜钨电工触头材料。
2.根据权利要求1所述的采用放电等离子烧结高性能铜钨电工触头材料的方法，其特征在于：所述钨粉和铜粉的纯度均大于99.5%。
3.根据权利要求1所述的采用放电等离子烧结高性能铜钨电工触头材料的方法，其特征在于：所述步骤2）中，烧结温度是以100-300℃/min的升温速率升温至900-1200℃。
4.根据权利要求1所述的采用放电等离子烧结高性能铜钨电工触头材料的方法，其特征在于：所述步骤2）中，在烧结炉中抽真空时，抽真空至真空度小于10-1pa。
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