銀/銅基復(fù)合觸頭材料及制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種銀/銅基復(fù)合觸頭材料及制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]觸頭材料是各種開關(guān)、繼電器、接觸器等電器的關(guān)鍵部件，起著接通、分?jǐn)嗪蛡鬏旊娏鞯淖饔?。目前?guó)內(nèi)外大量使用的觸頭材料為銀基材料，成本高。雖然有一部分銅基觸頭材料，其在大電流，特別是在AC4情況下使用時(shí)，可以保證其使用性能，觸點(diǎn)在接通大電流時(shí)，可以擊穿觸點(diǎn)表面的氧化膜。而在小電流，特別是AC1情況下使用時(shí)，銅基觸頭材料容易產(chǎn)生溫升過(guò)高或不通電的現(xiàn)象。但在小電流，特別是在AC1情況下使用時(shí)，觸頭材料燒損小，使用壽命長(zhǎng)，因此可以在銅基觸頭材料的上面復(fù)合上一層耐用的銀基觸頭材料來(lái)解決以上問(wèn)題。
[0003]現(xiàn)有的觸頭材料一般在銅基體材料上復(fù)合高熔點(diǎn)金屬或氧化物，以提高其分?jǐn)嗄芰翱闺娀龘p能力?，F(xiàn)有的生產(chǎn)方法通過(guò)冷乳制的方法疊合三層組元金屬，所需的三層組元金屬材料為帶材，且?guī)Р牡囊淮稳橹谱冃瘟啃柽_(dá)到65%—80%，對(duì)材料的變形量要求高，且銀基材料需先加工成帶材，增加了制備的難度，并且有些銀基材料很難先加工成帶材材料，如銀-碳化鎢材料;另外，此方法使用的基材為純銅，觸頭工作層只在銀層，基材不能繼續(xù)使用，制備出來(lái)的成品僅能用于小電流的輕負(fù)荷開關(guān)電器，原材料浪費(fèi)大，效果還不理雄
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[0004]還有一種電觸頭材料生產(chǎn)方法，是通過(guò)電鍍的方法在銅基觸頭材料表面復(fù)合上一層銀基觸頭材料，由于此方法生產(chǎn)速度較慢，使用的電鍍廢液和廢水對(duì)環(huán)境有污染，且復(fù)合的兩層材料間的結(jié)合力低。
[0005]現(xiàn)熱噴涂是一種迅速發(fā)展的表面強(qiáng)化技術(shù)，它是通過(guò)熱源將噴涂材料加熱至熔融或半熔融狀態(tài)，噴射到經(jīng)預(yù)處理的基體表面，形成基體涂層，從而使工件具有更優(yōu)異的表面性能;熱噴涂方法制備復(fù)合電接觸材料不僅能獲得的導(dǎo)電性能優(yōu)良涂層，而且生產(chǎn)周期短，但涂層結(jié)合性很差，常常出現(xiàn)起皮，脫落現(xiàn)象，在頻繁的接觸應(yīng)力下，更容易產(chǎn)生此現(xiàn)象。雖然蘭州理工大學(xué)李亞等人使用等離子或超音速電弧噴涂能有一定的改善，但結(jié)合層為機(jī)械咬合為主，未達(dá)到冶金結(jié)合，其后退火溫度越高600°C)，結(jié)合強(qiáng)度越低，其結(jié)合強(qiáng)度都小于80MPa，還達(dá)不到觸點(diǎn)使用要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種對(duì)生產(chǎn)條件要求低而生產(chǎn)效率高，復(fù)合材料之間能夠達(dá)到冶金結(jié)合，性能穩(wěn)定，對(duì)環(huán)境又無(wú)污染的銀/銅基復(fù)合觸頭材料及制備工藝，本發(fā)明制備的復(fù)合材料基材基材(銅基觸頭材料)本身就是觸頭材料，當(dāng)銀基觸頭材料使用完后復(fù)合材料還可繼續(xù)使用，特別是在大負(fù)荷的情況下。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用一種銀/銅基復(fù)合觸頭材料及制備工藝，復(fù)合觸頭材料由銅基觸頭材料和銀基觸頭材料采用熱噴焊方法復(fù)合而成，復(fù)合觸頭材料主要性能為:
[0008]①?gòu)?fù)合觸頭材料包括銅基觸頭材料和銀基觸頭材料兩層結(jié)構(gòu)，兩種材料采用熱噴焊方法復(fù)合而成；
[0009]②銀/銅基復(fù)合觸頭材料銀銅結(jié)合層有之2μπι的共晶組織過(guò)渡層；
[0010]③銀/銅基復(fù)合觸頭材料復(fù)合層結(jié)合強(qiáng)度之200MPa；
[0011 ]④復(fù)合銀基觸頭材料層厚度:30—3000μπι。
[0012]其制備工藝為:
[0013]①制粉:將各銀基觸頭材料原料粉末進(jìn)行混粉、造粒、過(guò)篩，制成-80目的噴焊粉末；
[0014]②將銅基觸頭材料板置于真空或在惰性氣體或在水封冷卻或在還原性氣氛條件下，采用熱噴焊方法將銀基觸頭材粉末復(fù)合到銅基觸頭材料板上，噴焊時(shí)銀銅接觸面溫度需在780°C-1083°C范圍內(nèi)進(jìn)行，使復(fù)合層有2 2μπι的共晶微融結(jié)合層，復(fù)合觸頭材料復(fù)合層結(jié)合強(qiáng)度2 200MPa;
[0015]③噴焊后的復(fù)合板材進(jìn)行乳制，然后制成觸點(diǎn)。
[0016]本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為銅基體材料包括有以下成分的一種，或是銅/氧化稀土，或是銅/碳，所述的銀基材料包括有以下成分的一種，或是純銀，或是銀/氧化物，或是銀/鎳，或是銀/鎢，或是銀/碳化物，或是銀/碳化物/碳。
[0017]本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為熱噴焊或?yàn)榈入x子噴焊或?yàn)榧す鈬姾富驗(yàn)榛鹧鎳姾富驗(yàn)殡娀姾浮?br>[0018]本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為復(fù)合材料在噴焊后進(jìn)行乳制，乳制后的帶材清洗后在基材的另一面采用加熱熔化的方法復(fù)合一層焊料。
[0019]本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為碳或是金剛石，或是石墨。
[0020]本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為水封冷卻方式為利用特制的噴水裝置，將去離子水噴射在銅基觸頭材料板上并形成一個(gè)圓形的水冷卻區(qū)。水封冷卻方式因?yàn)閷?duì)生產(chǎn)環(huán)境要求相對(duì)低，噴水裝置也方便實(shí)現(xiàn)，所以水封冷卻比較可靠，將去離子水噴射在銅基觸頭材料板上并形成一個(gè)圓形的水冷卻區(qū)在這個(gè)水冷卻區(qū)內(nèi)形成水封環(huán)境易于加工生產(chǎn)。
[0021]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)于:將銅基觸頭材料板置于真空或在惰性氣體或在水封冷卻或還在原性氣氛條件下，采用熱噴焊方法將銀基觸頭材粉末復(fù)合到銅基觸頭材料板上，噴焊時(shí)銀銅接觸面溫度需在780°C—1083°C范圍內(nèi)進(jìn)行，使復(fù)合層有2 2μm的熔融結(jié)合層;在噴焊過(guò)程中銅基體不熔化，只是在780°C以上與銀產(chǎn)生共晶，在兩者之間存在一個(gè)擴(kuò)散互溶區(qū)(微熔區(qū))，由于基體不熔化因而噴焊層就不會(huì)被基體材料所沖淡，因此稀釋率極低，能保證噴焊層的良好性能，同時(shí)又有一個(gè)擴(kuò)散互溶區(qū)(微熔區(qū))，達(dá)到真正的冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度1 200MPa，最高能達(dá)到450MPa，大大地加深了觸頭的工作層，使之能適用于大電流工作的開關(guān)、繼電器、接觸器等電器；另外，本制備工藝操作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高、且無(wú)污染產(chǎn)生。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明再做詳細(xì)的描述。
[0023]實(shí)施例一
[0024]銅氧化稀土/銀鎢(50)復(fù)合觸頭材料及制備工藝，包括以下步驟:
[0025](1)將銀粉和鎢粉按比例進(jìn)行混粉、造粒、過(guò)篩，制成-80目的噴焊粉末；
[0026](2)把銅氧化稀土復(fù)合材料制成合適的帶材，在真空條件下使用激光噴焊設(shè)備進(jìn)行噴焊，調(diào)整好噴焊的送料速度和噴焊槍的移動(dòng)速度，噴焊溫度為780°C—830°C，將銀鎢(50)粉末噴焊至銅氧化稀土復(fù)合材料；
[0027](3)將經(jīng)過(guò)步驟(2)噴焊好的材料在乳機(jī)上乳制到所需的厚度；
[0028](4)將經(jīng)過(guò)步驟(3)乳制好的板材清洗干凈，采用加熱熔化的方法在板材的一面均勻地敷上一定厚度的焊料。
[0029]生產(chǎn)