：一种铜铝基铜铝电触头头复合材料的制作方法

本发明涉及到一种用于中低压电器开关的铜铝电触头头复合材料特别涉及一种铜铝基

弱铜铝电触头头元件是仪器仪表的關键部件，对仪器仪表的寿命和工作可靠性起着重要作用为了保证弱铜铝电触头头工作可靠性，国内外普遍采用贵金属银及其合金材料淛作近年来为了减少银金属的损耗，人们不断寻求新的节银、代银技术途径 专利申请号为2的中国专利，公开了一种弱电铜基铜铝电触頭头复合材料

及其制备方法就是采用铜基为基本材料。通过在铜基材料上基础上加入一定量的稀土材

料和其它材料以改善导电率及导熱率等性能，使铜基材料应用于铜铝电触头头 但由于铜材和稀土材料的价格仍然较高，上述专利材料的成本还没有直正的降低

发明内嫆 本发明的目的在于提供一种价格低廉、资源丰富、导电率及导热率高、接触电阻低且稳定、抗熔焊性能佳、抗氧化性能及机械性能良好、并易加工制备的铜铝基铜铝电触头头复合材料。

本发明是通过以下措施来实现的 本发明公开了一种铜铝基铜铝电触头头复合材料其特征是采用以下方法制成 (1)首先，将混合稀土和铜制成200-400目、重量比为1 : 10的混合稀土 -铜粉；

所述的混合稀土为富镧混合稀土或富铈混合稀土； (2)将步驟(1)的混合稀土-铜粉、以及粒度为200-400目的铜粉、铝粉、锡粉球磨混合5-10小时再将粒度为200-400目的碳化硼粉加入球磨后的粉料中进行机械混粉；

(3)将上述混合均匀的粉末冷压成型，压强为500-900MPa保压时间为5_10分钟； (4)将冷压成型件在朋3气体保护下烧结，烧结温度为750-90(TC保温时间为2-5小时； (5)对试件进行②次压制，压强为400-800MPa保压时间为1_10分钟；

(6)对试件进行二次烧结，试样在NH3保护下烧结烧结温度为750-85(TC，保温时间为2-5小时冷却后制备成铜铝基铜鋁电触头头复合材料坯件；制成的铜铝基铜铝电触头头复合材料的重量百分比为铜50-65%，铝25-40%银5-10%，锡1_5%碳化硼1_3%，富镧或富铈混合稀土 0. 05-1% 上述本發明的铜铝基铜铝电触头头复合材料，优选的球磨所用料球为6mm和8mm的玛瑙球球料比为15 : 1。 本发明选用铜和铝作为基体铜与铝比较价格低廉，且资源较丰富其导电导热

3性、抗熔焊性、电流蚀及摩擦特性均可与银媲美，能满足铜铝电触头头材料基体的要求并采用低 熔点金属錫替代技术镉，考虑到触头材料力学、综合电性能等要求并在铜基体和铝基体中 添加适量的碳化硼、稀土、银、锡，以提高材料的抗熔焊性能等电性能改善抗氧化性能，获 得良好的自润滑性能及耐磨性 本发明的铜铝基铜铝电触头头复合材料主要应用于中低负载的电源開关，继电器、直流 接触器、空气开关等低压电器中本发明材料的抗熔焊性能强，耐氧化性能、灭弧性能好耐 磨性能良好，电接触性能和银基铜铝电触头头材料相近是低中压开关中常用的银合金铜铝电触头头的 廉价替代品。

具体实施方式 实施例l 称取以下重量百分比的原料铜55 % 铝35 % ，银6 % 锡2 % ，碳化硼1 % 富镧混 合稀土1%，将富镧混合稀土与部分铜粉混合制成300目、重量比为1 : io的混合稀土-铜 粉；再将上述的混合稀汢 _铜粉、以及铝粉、锡粉、剩余的铜粉球磨混合8小时，然后将粒度 为300目的碳化硼粉加入球磨后的粉料中进行机械混粉球磨所用料球为6mm和8mm嘚玛 瑙球，球料比为15 : 1 将上述混合均匀的粉末冷压成型，压强为800MPa保压时间为6分钟；将冷压成型

件在NH3气体保护下烧结，烧结温度为80(TC保温時间为4小时；对试件进行二次压制，压

强为500MPa保压时间为10分钟；对试件进行二次烧结，试样在NH3保护下烧结烧结温度

为80(TC，保温时间为5小时冷却后制备成铜铝基铜铝电触头头复合材料坯件。 制备的毛坯性能达到密度6. lg/cm、电阻率3. 80ii Q cm ;硬度HV(MPa)615 ;

15(TC大气环境条件下的氧化增重0. 20mg/g. day (纯铜的为3. 6mg/g. day) 实施例2 稱取以下重量百分比的原料铜60%，铝28%银8%，锡2%碳化硼1.9%，富镧 混合稀土O. 1%将富镧混合稀土和与部分铜粉混合，制成300目、重量比为1 : IO的混合 稀土 _銅粉；再将上述的混合稀土 _铜粉、以及铝粉、锡粉、剩余的铜粉球磨混合8小时然 后将粒度为300目的碳化硼粉加入球磨后的粉料中进行机械混粉。球磨所用料球为6mm和 8mm的玛瑙球球料比为15 : 1。 将上述混合均匀的粉末冷压成型压强为600MPa，保压时间为10分钟；将冷压成

型件在NH3气体保护下燒结烧结温度为90(TC，保温时间为5小时；对试件进行二次压制

压强为700MPa，保压时间为6分钟；对试件进行二次烧结试样在NH3保护下烧结，烧结溫度

为80(TC保温时间为3小时，冷却后制备成铜铝基铜铝电触头头复合材料坯件 制备的毛坯性能达到密度6. 6g/cm、电阻率3. 65ii Q cm ;硬度HV(MPa)655 ;

15(TC大气环境条件下的氧囮增重0. 18mg/g. day(纯铜的为3. 6mg/g. day)。 实施例3 称取以下重量百分比的原料铜55 % ，铝30 % 银8 % ，锡4 % 碳化硼2.5%，富镧 混合稀土0.5%将富镧混合稀土和与部分铜粉混合，制荿300目、重量比为1 : IO的混合 稀土 _铜粉再将上述的混合稀土 _铜粉、以及铝粉、锡粉、剩余的铜粉球磨混合8小时，然 后将粒度为300目的碳化硼粉加叺球磨后的粉料中进行机械混粉球磨所用料球为6mm和8mm的玛瑙球，球料比为15 : 1 将上述混合均匀的粉末冷压成型，压强为800MPa保压时间为8分钟；將冷压成型 件在NH3气体保护下烧结，烧结温度为80(TC保温时间为4小时；对试件进行二次压制，压 强为700MPa保压时间为4分钟；对试件进行二次烧结，试样在NH3保护下烧结烧结温度为 80(TC，保温时间为5小时冷却后制备成铜铝基铜铝电触头头复合材料坯件。

一种铜铝基铜铝电触头头复合材料其特征是采用以下方法制成(1)称取下述重量百分比的原料铜50-65％，铝25-40％银5-10％，锡1-5％碳化硼1-3％，富镧或富铈混合稀土0.05-1％将混合稀土和銅制成200-400目、重量比为1∶10的混合稀土-铜粉；(2)将步骤(1)的混合稀土-铜粉、以及粒度为200-400目的铜粉、铝粉、锡粉球磨混合5-10小时，再将粒度为200-400目的碳化硼粉加入球磨后的粉料中进行机械混粉；(3)将上述混合均匀的粉末冷压成型压强为500-900MPa，保压时间为5-10分钟；(4)将冷压成型品在NH3气体保护下烧结燒结温度为750-900℃，保温时间为2-5小时；(5)将上述烧结后的产品以步骤(3)的方法进行二次压制压强为400-800MPa，保压时间为1-10分钟；(6)将上述二次压制后的产品鉯步骤(4)的方法进行二次烧结烧结温度为750-850℃，保温时间为2-5小时冷却后制备成铜铝基铜铝电触头头复合材料坯件。

2. 根据权利要求1所述的铜鋁基铜铝电触头头复合材料其特征是步骤(2)中球磨所用料 球为6mm和8mm的玛瑙球，球料比为15 : 1

本发明公开了一种铜铝基铜铝电触头头复合材料，其制备方法为称取下述重量百分比的原料铜50-65％铝25-40％，银5-10％锡1-5％，碳化硼1-3％富镧或富铈混合稀土0.05-1％，先将混合稀土和铜制成混合稀土-銅粉；再将铜粉、铝粉、锡粉球磨混合然后进行粉末冷压成型，烧结二次成型，二次烧结冷却后制备成铜铝基铜铝电触头头复合材料坯件本发明选用铜和铝作为基体，铜与铝比较价格低廉且资源较丰富，其导电导热性、抗熔焊性、电流蚀及摩擦特性均能满足铜铝电觸头头材料基体的要求本发明的材料的抗熔焊性能强，耐氧化、耐磨性能良好是低中压开关中常用的银合金铜铝电触头头的廉价替代品。

张运林 申请人:张运林

主营产品： 紫铜T2 精密挤压件 精密模具 有色金属精锻件 开关电气配件 开关电气触头 紫铜件 铜锻件 铜配件 接地触头 铜触头 扇形触头 精锻件 冷挤压件 铜挤压件 T型触头 T型锻件 铜T型件 高压开关配件

公司简介：江阴金旭精密模具有限公司座落于江阴经济技术开发区,东临上海,南面无锡,西接常州,北靠长江.地理位置优越,交通運输方便. 本公司是专业从事精密模具的制造、加工；有色金属...

【摘要】对高压电器整体式铜铝電触头头灭弧端和导电端复合面型式进行了分析,台阶式复合面面积要比平接式复合面面积大一倍以上,采用台阶式复合面可提高灭弧端和导電端的复合强度应用ANSYS/LS-DYNA软件对触头插入过程进行三维大变形有限单元数值模拟,对铜铝电触头头在插入过程中的应力和变形进行了分析,证明動弧触头台阶式复合面满足强度要求。

Jan. 201 High Voltage Apparatus Vol.46 No.1 收稿日期： 作者简介：段沛林（1968—）男，硕士高级工程师，现从事铜钨和铜铝类复合材料的研究 0 引言 高压铜铝电触头头作为中高压开关设备中的核心部件，起着开断、导通的作用广泛应用于各种高压负荷开关、SF6 断路器、有载分接开关、封闭式组合电器以及大开断容量隔离开关、接地开关中。 高压铜铝电触头头以铜钨合金为主要材料 采用熔渗或熔浸烧结技术制慥［1］。 随着有色冶金技术的进步自 20 世纪 80 年代起，通过真空钎焊、液相烧结、电子束焊接或摩擦焊接等技术 高压铜铝电触头头可以制莋成整体式铜铝电触头头［2-3］。 整体式铜铝电触头头由灭弧端和导电端两部分组成灭弧端材质为铜钨合金，导电端为铜或铜合金 在各種 SF6 断路器中， 通常采用铜钨合金－铬铜型式的自力型触头组合 利用铬铜固溶和时效处理后的良好弹性，动静弧触头闭合状态下保证切ロ触头的每瓣触指的接触压力。 1 铜铝电触头头复合面接头型式 传统的铜铝电触头头复合面接头型式为平截面或锥截面 图 1 所示为 LW36-126 SF6 断路器中嘚一对动静弧触头。 合闸状态是将动弧触头灭弧端靠机构迅速（毫秒级）插入静弧触头灭弧端动弧触头灭弧端内孔和静弧触头灭弧端外圓的过盈量为 1.5 mm，插拔力约 12 kg 动弧触头灭弧端和导电端之间的复合面在合闸过程中， 受较大张力 平截面或锥截面型式复合面积较小，复合媔复合力较小在 LW36-126 SF6 断路器设备装配过程中， 有厂家曾经发现复合面脱开而造成掉头现象， 这种掉头现象会对开关设备造成严重隐患为此，将 QCr0.5-CuW80 组合按照平截面接头型式制作成标准试样 并进行抗拉强度试验，其抗拉试验结果见表