CN205230854U - 一种用于断路器的电接触材料 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于断路器的电接触材料，所述电接触材料包括焊接层、覆于焊接层上方的工作层，所述工作层为AgW50层，所述焊接层为Cu层，且所述AgW50层厚度与所述Cu层厚度之比在1/3～1之间。本实用新型复合界面结合强度较高，耐电弧烧蚀性能及电导率、硬度均有较大的提高，并且加工性能十分优良，成材率较高，工艺简单，操作方便，成本低廉，对设备无特殊要求。

Description

一种用于断路器的电接触材料

技术领域

本实用新型涉及一种材料技术领域的电触头材料及其制备方法，具体地说，涉及的是一种用于断路器的电接触材料。

背景技术

断路器广泛应用于配电***各级枢纽控制端，承担设备的电源控制和用电终端管理任务。电接触材料是断路器的核心元件，用来实现电路的接通和分断，它的性能直接影响着断路器的可靠性和稳定性。目前国内外断路器用的电接触材料整体银含量较高，既造成了部分贵金属浪费，同时也使得电接触材料成本较高。近年来，人们采取各种措施，在不降低触头性能的条件下，降低触头材料中的银含量，同时开发贱金属材料来替代资源有限且价格昂贵的白银。

AgW50系电触头材料作为新一代触头材料，主要利用了Ag的良好导电、导热性以及W的高熔点、高硬度和耐磨性好的特点，可经受强烈的电弧腐蚀，具有良好的抗熔焊性及耐磨蚀，广泛用于电力电子、中高压电器领域的阴极材料和电阻焊、电火花加工等离子体加热的电极材料以及其它领域。但AgW50中Ag的质量百分比达到50％，使得AgW50系电触头材料的原料成本较高。而铜具有与银相近的物理、化学、电学等性能，作为电接触材料，铜有导电导热好、热容大、触头温升低、加工成型性能优异、价格低廉等优势。因此，通过将AgW50与Cu或Cu合金制备AgW50复Cu复合材料来降低银含量，其中，AgW50为工作层，Cu或Cu合金为焊接层。

目前制备AgW50材料的方法主要有两种：(1)粉末冶金方法：即混粉、成型、烧结、复压，但是，这种方法制得的AgW50复合材料的相对密度很低，仅为理论密度的90％左右；(2)熔渗法：将钨粉或掺入部分银粉的混合粉压制成坯块，然后在坯块上放置所需的银粉末，将银熔化，使银渗入到压坯中的孔隙中，形成AgW50复合材料，所制得的材料致密度高。

传统的复合方式是通过将AgW50粉与Cu粉两种组份材料直接压制成生坯并烧结的方法进行复合，这种方法制备出的材料的致密度较低，且AgW50层与Cu层结合处难以避免存在一定的缝隙，从而影响结合强度，降低电导率。如何在提高效率、不明显增加成本的前提下，制备电性能与组织性能优良的AgW50复Cu复合材料，成为研究的难点与热点。

实用新型内容

本实用新型针对上述现有技术存在的不足和缺陷，提供一种AgW50复Cu电接触材料，复合界面结合强度高，电寿命、耐电弧烧蚀性能及电导率均有较大的提高，并且加工性能十分优良，同时工艺简单，操作方便，成本低廉，对设备无特殊要求。

为实现上述的目的，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型提供一种用于断路器的电接触材料，所述电接触材料包括焊接层、覆于焊接层上方的工作层，所述工作层为AgW50层，所述焊接层为Cu层，且所述AgW50层厚度与所述Cu层厚度之比在1/3～1之间。

较好的，所述AgW50层，其与Cu层接触的一面为锯齿形或网纹形，也可以是其他能够与Cu层紧密结合的其他形状。

更好的，所述锯齿形或网纹形，其中锯齿或网纹的高度在0.1mm-0.5mm之间。

较好的，所述AgW50层与所述Cu层通过复合工艺形成AgW50复Cu电接触材料。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型焊接层采用纯Cu或Cu合金，大大提高了电接触材料的电导率；采用锯齿形或网纹或其它能够与Cu片接触面紧密结合的形状，使得复合界面结合强度高；本实用新型的AgW50复Cu电触头材料耐电弧烧蚀能力比传统制备的AgW50复Cu电触头材料提高10-20％，导电率提高5-15％，电寿命提高了10-30％，银含量降低47％，并且具有优良的加工性能，成材率高，适于规模化生产。

附图说明

图1-图2是本实用新型制备AgW50复Cu材料的结构示意图，其中AgW50的一面为锯齿形；

图3-图4是本实用新型制备AgW50复Cu材料的结构示意图，其中AgW50的一面为网纹形；

图中：1为工作层，2为焊接层。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

如图1-图2所示，是本实用新型制备AgW50复Cu材料的结构示意图，所述电接触材料包括焊接层2、覆于焊接层上方的工作层1，所述工作层1为AgW50层，所述焊接层2为Cu层，且所述AgW50层厚度与所述Cu层厚度之比在1/3～1之间；其中AgW50的一面为锯齿形，该面为与Cu层紧密接触的一面。所述Cu层为纯Cu层或Cu合金层。

所述AgW50层与所述Cu层通过复合工艺形成AgW50复Cu电接触材料。

如图3-图4所示，是本实用新型制备AgW50复Cu材料的结构示意图，所述电接触材料包括焊接层2、覆于焊接层上方的工作层1，所述工作层1为AgW50层，所述焊接层2为Cu层，且所述AgW50层厚度与所述Cu层厚度之比在1/3～1之间；其中AgW50的一面为锯齿形，该面为与Cu层紧密接触的一面。

上述的用于断路器的电接触材料，具体的可以采用以下方法制备：

第一步，首先将W粉和Ag粉均匀混合，然后置于混粉机中进行混粉。其中优选参数可以采用：W粉含量为60％～70％，Ag粉含量为30％～40％。混粉速度在20转/分钟-35转/分钟之间；混粉时间在2-5小时之间。

第二步，将第一步获得的混合粉体进行球磨造粒和过筛。其中优选参数可以采用：球磨转速在30转/分钟-150转/分钟之间；球磨时间在5-15小时；球料比(即球珠和粉体重量比例)在2-10之间；所过筛的目数在100目-300目之间。

第三步，将第二步获得的复合粉体进行造粒。其中造粒可以采用拌胶造粒。所述拌胶造粒优选参数为：所用拌胶量为复合粉体重量的0.5％-1％。

第四步，将第三步造粒后的粉体进行成型压制得到AgW生坯。其中AgW生坯的一面(与Cu片接触的一面)为锯齿形、网纹等能够与Cu片接触面紧密结合的形状，锯齿及网纹的高度在0.1mm-0.5mm之间，AgW生坯厚度根据产品所需计算获得，成型压力在1～15MPa之间。

第五步，将AgW生坯与Ag通过熔渗烧结合成AgW50。优选地，所述熔渗烧结是将Ag置于AgW生坯上，在高温烧结温度下液态的Ag在毛细管力作用下浸入AgW生坯中，获得致密烧结体AgW50复合材料。更佳的，所述熔渗烧结的条件可以包括在还原性气体中，其中，还原性气体可以为氢气等。更佳的，烧结温度在1000-1200℃之间，保温时间在0.5-10小时之间；Ag和AgW生坯的重量比可以为0.20-0.40∶1，此处所述的和AgW生坯一起进行熔渗烧结的Ag可以以块状、片状和粉末状等形式存在，优选为片状。

第六步，将Cu片进行热处理后镀银，优选地，热处理温度在450℃-700℃之间，热处理时间在0.5-3小时，电镀后银层3-8μm；

第七步，将熔渗烧结获得的AgW50料块与镀银后的Cu片进行复合得到AgW50复Cu坯体。其中，复合工艺采用冷压复合，优选参数可以采用：冷压压力在4～20MPa，保压时间0.3～5秒，AgW50复Cu坯体中AgW50层厚度与Cu层厚度之比为0.20～1之间。

第八步，将复合后获得的AgW50复Cu坯体进行烧结，其中优选参数可以采用：烧结温度在750-850℃之间；烧结时间在0.5-2小时之间，烧结气氛为H₂或N₂气。

第九步，将烧结后的AgW50复Cu坯体进行整形，其中优选参数可以采用：整形压力4～20MPa之间，保压时间0.3～1秒之间。

第十步，将整形后获得的AgW50复Cu坯体进行清洗。

以上所述仅为本实用新型的部分实施例而已，并非对本实用新型的技术范围做任何限制，凡在本实用新型的精神和原则之内做的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于断路器的电接触材料，其特征在于：所述电接触材料包括焊接层、覆于焊接层上方的工作层，所述工作层为AgW50层，所述焊接层为Cu层，且所述AgW50层厚度与所述Cu层厚度之比在1/3～1之间。

2.如权利要求1所述的一种用于断路器的电接触材料，其特征在于，所述AgW50层，其与Cu层接触的一面为锯齿形或网纹形。

3.如权利要求2所述的一种用于断路器的电接触材料，其特征在于，所述锯齿形或网纹形，其中锯齿或网纹的高度在0.1mm-0.5mm之间。

4.如权利要求1-3任一项所述的一种用于断路器的电接触材料，其特征在于，所述AgW50层与所述Cu层通过复合工艺形成AgW50复Cu电接触材料。

5.如权利要求1-3任一项所述的一种用于断路器的电接触材料，其特征在于，所述Cu层为纯Cu层或Cu合金层。