一種銅鉻合金粉末的製備方法及銅鉻觸頭的製備方法

2023-08-22 08:51:41 1

專利名稱：一種銅鉻合金粉末的製備方法及銅鉻觸頭的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種製備金屬粉末的方法，並涉及該金屬粉末的用途。
背景技術：
CuCr合金觸頭材料具有高的耐電 壓強度、大的開斷電流能力和良好的抗熔焊及低截流性能而廣泛應用於真空斷路器的觸頭材料。作為真空斷路器的心臟部位，要求CuCr合金必須具備如下特點。(I)要有儘可能低的氣體和雜質含量，保證真空斷路器在開斷過程中不會因為放氣造成電弧重燃及熔焊。(2) Cu、Cr顆粒尺寸儘可能細小，分布均勻。保證在開斷過程中不會因為Cr分布不均或過大造成電弧能量在富鉻處聚集導致觸頭表面過度燒蝕和熔焊而引起開斷失敗。目前CuCr觸頭主要通過熔滲法和混粉法進行工業生產。熔滲法製成的觸頭機械強度較好，但Cr顆粒粗大，易形成宏觀氣孔及成分偏析；混粉法製成的觸頭金相組織均勻，但晶粒尺寸較大，氣體含量高，緻密度低。為了克服這些傳統工藝的缺點，人們提出了其它的製備方法。具體介紹如下。中國專利1454417A公開的一種真空感應熔煉並氣體霧化製備CuCr合金粉末的製備技術，但是高熔點的Cr在真空感應熔煉過程中，溫度高達2200-2400°C。超高的溫度造成坩堝的不穩定會帶入坩堝成分的雜質及氣體，不僅不會降低合金中氣體和雜質含量，還會帶入新的雜質，兩次熔煉也造成工藝過程的延長、不可控性增加。中國專利101709393A公開的一種磁懸浮熔煉CuCr合金的製備方法。此專利避免了常規真空感應熔煉中對材料的汙染，但磁懸浮熔煉合金溫度在2000-2400°C，水冷坩堝和惰性氣體不能使合金液均勻快速的冷卻，易造成鑄錠組織粗大，上部偏析嚴重，上下一致性差。

發明內容
針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種銅鉻合金粉末的製備方法，製得的銅鉻合金粉末球形度高，顆粒尺寸一致性好、氣體及雜質含量低。本發明所述的銅鉻合金粉末的方法獲得的CuCr合金晶粒細小，球形度高，並且合金中氣體和雜質的含量顯著降低，提高了合金的純淨度。本發明所述的銅鉻合金粉末的製備方法，包括以下步驟。⑴以1-5 :5-9的質量比準備銅棒與鉻塊。⑵將配製好的原材料置於密閉容器中，先抽真空使容器內壓力彡SXlO-2Pa,再向容器中通入惰性氣體至容器內壓力為-0. 06MPa，然後將原材料加熱至1600-2000°C後保持恆溫1-5分鐘獲得合金液。⑶將上述合金液在超聲波霧化器中霧化，霧化器頻率為50_300kHz，霧化時間為2-6分鐘，霧化時持續向霧化器中通入惰性氣體。
⑷將霧化後獲得的粉末過30-50微米的篩分，即獲得銅鉻合金粉末。優選地，步驟⑶中，所述的合金液是以100_200kg/h的速度勻速地澆注到超聲波
霧化器中。進一步優選地，所述的惰性氣體為氬氣、氦氣的至少一種。更進一步優選地，步驟⑶中，在通入惰性氣體的同時還通入氫氣，其中通入氫氣的體積量為惰性氣體體積量的0 10%。更優選地，惰性氣體是以100_200kg/h的速度勻速地通入到超聲波霧化器中。優選地，步驟⑵是利用磁力加熱原材料，磁力的電功率為80_90kW。本發明所述的銅鉻觸頭的製備方法，其原料為銅鉻合金粉末，其特徵在於所述的銅鉻合金粉末是由上述的製備方法製備而成。本發明所述的銅鉻觸頭的製備方法，獲得的銅鉻觸頭組織均勻，晶粒細小，一致性好，具有優良的真空開斷性能。


圖I是本發明獲得的合金粉末形貌照片。圖2是使用本發明獲得的銅鉻觸頭金相。
具體實施例方式實施例一。⑴準備銅棒9. 00kg，鉻塊1.00kg。⑵將銅棒與鉻塊裝入IOkg水冷銅坩堝真空感應熔鑄爐(生產廠家錦州市華迪冶金設備製造廠)的坩堝內，先抽真空使坩堝內壓力< 8X10_2Pa，再向坩堝中通入惰性氣體至坩堝內壓力為-0. 06MPa，然後打開感應爐總電源，調節感應爐控制面板上加熱功率按鈕至80kW，當原材料加熱至1600-2000°C時保持恆溫I分鐘，獲得合金液。⑶將上述合金液以200kg/h的速度勻速地澆注到超聲波霧化器中在超聲波霧化器中霧化，霧化器頻率為50kHz，霧化時間為2分鐘，霧化時持續向霧化器中通入氬氣、氦氣和氫氣。⑷將霧化後獲得的粉末過50微米的篩分，即獲得銅鉻合金粉末。(5)將銅鉻合金粉末置於模具中壓制為密度在6. 15-6. 89g/cm3的壓坯，在真空燒結爐內進行真空燒結，真空度彡6 X KT1Pa,燒結溫度950-1050°C，保溫4_6小時，關閉加熱系統，冷卻至室溫出爐。將燒結後的壓坯再次壓制至8.6g/cm3以上，在真空爐中進行退火處理，真空度彡6 X KT1Pa,退火溫度為950-1050°C，保溫3-5小時，最後關閉加熱系統，冷卻至室溫出爐，得到銅鉻觸頭的毛坯。(6)上述獲得的銅鉻合金粉末和銅鉻觸頭經測試，各項理化性能如下。
權利要求
1.一種銅鉻合金粉末的製備方法，其特徵在於包括以下步驟 ⑴以1-5 :5-9的質量比準備銅棒與鉻塊； ⑵將配製好的原材料置於密閉容器中，先抽真空使容器內壓力彡SXlO-2Pa,再向容器中通入惰性氣體至容器內壓力為-0. 06MPa，然後將原材料加熱至1600-2000°C後保持恆溫1-5分鐘獲得合金液； ⑶將上述合金液在超聲波霧化器中霧化，霧化器頻率為50-300kHz，霧化時間為2-6分鐘，霧化時持續向霧化器中通入惰性氣體； ⑷將霧化後獲得的粉末過30-50微米的篩分，即獲得銅鉻合金粉末。
2.如權利要求I所述的銅鉻合金粉末的製備方法，其特徵在於步驟⑶中，所述的合金液是以100-200kg/h的速度勻速地澆注到超聲波霧化器中。
3.如權利要求I或2所述的銅鉻合金粉末的製備方法，其特徵在於所述的惰性氣體為氬氣、氦氣的至少一種。
4.如權利要求3所述的銅鉻合金粉末的製備方法，其特徵在於步驟⑶中，在通入惰性氣體的同時還通入氫氣，其中通入氫氣的體積量為惰性氣體體積量的0 10%。
5.如權利要求3所述的銅鉻合金粉末的製備方法，其特徵在於惰性氣體是以100-200kg/h的速度勻速地通入到超聲波霧化器中。
6.如權利要求I所述的銅鉻合金粉末的製備方法，其特徵在於步驟⑵是利用磁力加熱原材料，磁力的電功率為80-90kW。
7.一種銅鉻觸頭的製備方法，其原料為銅鉻合金粉末，其特徵在於所述的銅鉻合金粉末是由權利要求I所述的製備方法製備而成。
全文摘要
本發明涉及一種製備金屬粉末的方法，並涉及該金屬粉末的用途。其包括以下步驟以1-55-9的質量比準備銅棒與鉻塊；將配製好的原材料置於密閉容器中，先抽真空使容器內壓力≤8×10-2Pa,再向容器中通入惰性氣體至容器內壓力為-0.06MPa，然後將原材料加熱至1600-2000℃後保持恆溫1-5分鐘獲得合金液；使將上述合金液在超聲波霧化器中霧化，霧化器頻率為50-300kHz，霧化時間為2-6分鐘，霧化時持續向霧化器中通入惰性氣體；將霧化後獲得的粉末過30-50微米的篩分，即獲得銅鉻合金粉末。本發明所述的銅鉻合金粉末的方法獲得的CuCr合金晶粒細小，球形度高，並且合金中氣體和雜質的含量顯著降低，提高了合金的純淨度。
文檔編號C22C1/04GK102728843SQ201210239258
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月12日 優先權日2012年7月12日
發明者劉凱, 李剛, 王小軍, 王文斌 申請人:陝西斯瑞工業有限責任公司