一种铜钨触头及其制备方法

摘要

本发明公开了一种铜钨触头及其制备方法，即钨骨架在高度方向采用分段压制，烧结前在钨骨架界面均匀涂覆活化元素，再通过整体烧结的方法实现钨骨架的制备。包括以下步骤：将触头钨骨架在垂直方向按高度分成不同几份，进行分段压型，压型完成后在合金坯块接触面均匀涂覆适量活化元素，将各坯块按顺序叠放于坩埚中，在坯块周围放适量铜块。将坩埚放置于烧结炉中，通过一定的工艺参数烧结即可获得铜钨合金触头毛坯件，最后根据尺寸加工即可获得成品零件。

权利要求

1.一种铜钨触头的制备方法，其特征在于，根据触头钨骨架的高径比将钨骨架分解成不同高度的钨骨架分段压制，压制完成后，将不同的钨骨架按照顺序放入坩埚中，在坩埚内部放入铜块，然后将坩埚放入烧结炉内烧结；不同高度的钨骨架压坯界面在放入坩埚之前，其接触面涂覆有活化剂，在熔渗铜块熔化之前，不同高度的钨骨架通过活化剂活化烧结成为整体骨架，单位面积上涂覆活化剂的质量小于钨的1％；烧结制度为：从室温40分钟升温到200℃，保温30分钟；30分钟升温到900℃，保温10分钟；10分钟升温到1050℃，保温30分钟，10分钟升温到1350℃，保温120分钟，然后随炉冷却。

2.根据权利要求1所述的一种铜钨触头的制备方法，其特征在于：所述活化剂为镍粉。

3.根据权利要求1所述的一种铜钨触头的制备方法，其特征在于：单位面积上涂覆活化剂的质量小于钨的1％。

4.根据权利要求1所述的一种铜钨触头的制备方法，其特征在于：分别进行压制的钨骨架是将成型剂、诱导铜粉和钨粉混合后制备而得。

5.根据权利要求4所述的一种铜钨触头的制备方法，其特征在于：所述成型剂为石蜡，所述诱导铜粉为铜粉，所述石蜡在烧结过程中，挥发不残留，所述铜粉在熔渗过程中熔化后引导熔化的铜块渗入钨骨架。

6.根据权利要求1所述的一种铜钨触头的制备方法，其特征在于：所述铜块为纯铜、铬铜或者铬锆铜。

7.一种根据权利要求1至6中任一项所述的铜钨触头的制备方法制备的铜钨触头，其特征在于：该铜钨触头整体为铜钨合金，该铜钨合金中，铜的质量分数为15～35％。

说明书

一种铜钨触头及其制备方法

【技术领域】

[0001] 本发明涉及触头制备技术领域，特别涉及一种高压开关用钨触头及其制备方法。【背景技术】

[0002] 请参阅图1和图2所示，以往喇叭形触头如图1所示，主要结构为CuW+CuCr(Cu)，此类触头的加工采用的方式为W骨架压制、烧结、熔渗铜块获得CuW合金，在经CuW合金与CuCr合金整体烧结即可获得。随着高压开关产品电压等级及电流的不断增大，对开关产品的核心部件铜钨触头提出更多、更高的要求。目前此类触头的结构发生了明显变化，主要体现为该触头整体为CuW合金。这样的结构对触头的制备提出了挑战，对于钨骨架压制，如果直接压制喇叭形结构，则传统模压无法实现；如果采用按触头最大直径直接采取模压的方法进行压制，则出现钨骨架内外、上下不同部位致密度出现明显差异，同时在熔渗阶段，铜液均匀熔渗也较为困难，这样一来无法保证触头的使用。另外，即使采用模压方法直接压制圆柱形骨架，在经过机加工获得喇叭形结构，这样一来对原材料及机加工将有较大浪费。

[0003] 基于此，实有必要提供一种分层压制、整体烧结的制备方法，解决喇叭形触头在钨骨架的均匀压制、铜的熔渗及机加工等方面的问题。【发明内容】

[0004] 本发明的目的在于提供一种铜钨触头及其制备方法，解决高径比较大的铜钨的骨架制备，大幅提高该类零件原料的利用率，解决此类结构触头骨架制备过程中不能采用模压的限制。

[0005] 为达到以上目的，本发明采取如下技术方案予以实现：

[0006] 一种铜钨触头的制备方法，根据触头钨骨架的高径比将钨骨架分解成不同高度的钨骨架分段压制，压制完成后，将不同的钨骨架按照顺序放入坩埚中，在坩埚内部放入铜块，然后将坩埚放入烧结炉内烧结。

[0007] 不同高度的钨骨架压坯界面在放入坩埚之前，其接触面涂覆有活化剂，在熔渗铜块熔化之前，不同高度的钨骨架通过活化剂活化烧结成为整体骨架。

[0008] 所述活化剂为镍粉。

[0009] 单位面积上涂覆活化剂的质量小于钨的1％。

[0010] 分别进行压制的钨骨架是将成型剂、诱导铜粉和钨粉混合后制备而得。

[0011] 所述成型剂为石蜡，所述诱导铜粉为铜粉，所述石蜡在烧结过程中，挥发不残留，所述铜粉在熔渗过程中熔化后引导熔化的铜块渗入钨骨架。

[0012] 所述铜块为纯铜、铬铜或者铬锆铜。

[0013] 烧结制度为：从室温40分钟升温到200℃，保温30分钟；30分钟升温到900℃，保温10分钟；10分钟升温到1050℃，保温30分钟，10分钟升温到1350℃，保温120分钟，然后随炉冷却。

[0014] 一种铜钨触头，该铜钨触头整体为铜钨合金，该铜钨合金中，铜的质量分数为15～35％。

[0015] 相对于现有技术，本发明具有以下优点：本发明在制备CuW合金时，在钨骨架的制备阶段，通过在高度方向上将钨骨架分解成不同高度的骨架进行分段压制，在压制完成后，再将不同的钨骨架叠放在一起。叠放前，在钨骨架相互接触的区域涂覆适量的镍粉，适量镍粉的涂覆将提高骨架界面的冶金结合能力。采取分段压制的方法，解决了较大直径、高度的骨架无法采用模压的限制。【附图说明】

[0016] 图1为原有触头结构示意图；

[0017] 图2为现有触头示意图；

[0018] 图3本发明压制钨骨架分段压制结构

[0019] 图4本发明制备钨骨架制备过程；

[0020] 图5本发明CuW合金机加工后的结构。【具体实施方式】

[0021] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

[0022] 请参阅图2和图2～5所示，一种铜钨触头的制备方法，包括下述步骤：

[0023] (1)将一定量的石蜡、铜粉及钨粉进行充分混合，适度晾晒；

[0024] (2)根据触头钨骨架的高径比将钨骨架分成不同等分进行压制；

[0025] (3)在压制好的钨骨架接触面上进行活化元素涂覆；

[0026] (4)将钨骨架顺序放入坩埚中，在坩埚内部放入适量铜块，然后将坩埚放入烧结炉内；从室温40分钟加热到200℃，保温30分钟；30分钟到900℃，保温10分钟；10分钟升温到1050℃，保温30分钟，10分钟升温到1350℃,保温120分钟，然后随炉冷却，得到铜钨触头毛坯。

[0027] (5)按照零件尺寸进行机加工，获得成品零件待用。

[0028] 在步骤(1)的混粉阶段，石蜡为成型剂，铜粉为诱导铜粉；石蜡在升温与保温过程中挥发不残留，铜粉在熔渗过程中熔化后引导熔化的铜块渗入钨骨架。钨骨架压坯界面在熔渗铜块熔化之前，通过界面涂覆的镍粉活化烧结成为整体骨架。钨骨架接触面上，单位面积上涂覆镍粉的质量小于钨的1％。所述铜块成分为纯铜、铬铜或者铬锆铜。

[0029] 根据本发明方法制得的铜钨触头整体为铜钨合金，在该合金中，铜的质量分数为15～35％。

[0030] 本发明在制备CuW合金时，在钨骨架的制备阶段，通过在高度方向上将钨骨架分解成不同高度的骨架进行分段压制，在压制完成后，再将不同的钨骨架叠放在一起。叠放前，在钨骨架相互接触的区域涂覆适量的镍粉，适量镍粉的涂覆将提高骨架界面的冶金结合能力。采取分段压制的方法，解决了较大直径、高度的骨架无法采用模压的限制。

[0031] 本发明在制备CuW合金骨架时，采用空心圆环的结构进行压制，这样一来大大的提升了原材料的使用效率；同时，采用模压时，空心结构的骨架有利于骨架致密性的一致性。