銅基低壓電工觸頭合金材料的製作方法

2023-09-20 08:53:10

專利名稱：銅基低壓電工觸頭合金材料的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種材料，特別是銅基低壓電工觸頭合金材料。
在現有技術中，低壓電器採用的電工觸頭材料一直採用銀基Ag-cdo等材料。參見伏、阿、斯切洛夫等，《銀及銀基二元合金》(俄)冶金出版社。這種材料雖然能夠保證在低壓電器上應用時具有較好的使用性能，但消耗大量昂貴金屬銀。
近年來，為了減少貴重金屬銀的消耗，製備出便宜、耐用、可靠的無銀觸頭，人們將注意力轉向了銅基材料。銅的導電性僅次於銀，但其溶點，熱容量及機械性能均比銀高。在已有的關於銅基低壓電工觸頭材料的研究結果中，以銅-石墨-鎘系材料的性能為最佳。參見原蘇聯專利939579。其成份配比(重量百分比)為0.5～0.9%石墨，0.5～1.5%鎘，餘為銅。所達到的性能指標如下密度為8.36g/cm3，硬度為73.2GPa，電阻率為2.5μΩ.cm，但這種銅基材料的強度尚不夠高，難以保證低壓電器觸頭工作的可靠性。除此之外，用此材料製作的觸頭在工作時，出現抗電腐蝕和抗熔焊性能低的情況，以及由於觸頭表面上產生氧化銅，導致通路電阻不穩定等方面的問題。上述問題的存在，使現有的銅基低壓電工觸頭材料不能達到機標JB/DQ4041-81所規定的要求。
本發明的目的在於提出一種銅基低壓電工觸頭合金材料，該材料可以改善銅基電工觸頭的使用性能，保證在具有足夠高的硬度和強度的前提下，提高銅基觸頭的抗熔焊性，耐電腐蝕性以及提高通路電阻的穩定性，實現在低壓電器用電工觸頭以銅代銀的目的，並達到機標JB/DQ4041-81的要求。
本發明所提出的銅基低壓電工觸頭合金材料的成份配比(重量百分比)為0.5～5.0%金剛石，0.1～2.0%鎘，餘量為銅。
通過金剛石粉的加入，可使所構成的銅基合金材料具有彌散強化的特點，有利於提高觸頭的硬度、耐腐性並保證觸頭表面均勻磨損，而且使觸頭焊合瞬間產生的連接物具有較低的強度。
雖然以氧化物或氮化物等高熔點粒子作為強化銅基鉿金材料的彌散粒子時，也能提高觸頭的耐磨性和熔焊性，但當觸頭通斷次數增加時卻會在表面上形成一層沉積物，導致電阻不穩定並升高。相比之下，在銅基觸頭材料中含有金鍘石粒子作為彌散化粒子，是不但可以使觸頭材料具有較高的硬度和強度，而且由於觸頭表面金剛石粒子在打弧時燒掉，在觸頭表面不產生導致電阻增加的沉積物。在高溫電弧作用下，金鋼石燃燒所產生的一氧化碳可使觸頭表面的氧化銅還原為金屬銅或氧化亞銅。因此，在觸頭表面被氧化的情況下，可由金剛石和氧化亞銅改變氧化層的結構。氧化亞銅呈粉狀薄膜，有利於保證觸頭具有充分的整流作用。
對按本發明銅-金剛石-鎘系合金成分配製的合金進行的電性能測試包括溫升、接通能力、通斷能力、熱穩定性及電壽命性能，測試結果表明全部性能達到機標JB/DQ4041-81所規定的要求。這說明按照本發明成份配製的銅基的抗熔焊性能，耐電腐蝕性能及通路電阻穩定性都達到了機標的要求。
權利要求
1.銅基低壓電工觸頭合金材料，其特徵在於該材料。基本上由如下成份組成金剛石 0.5～5.0%(重量)鎘 0.1～2.0%(重量)銅 餘量 (重量)。
全文摘要
本發明提出一種銅基低壓電工觸頭合金材料，主要技術特徵是其組分中含有金剛石。其成分配比(重量百分比)為0.5～5.0％金剛石，0.1～2.0％鎘，餘量為銅。採用本發明可在分類低壓電工觸頭上替代銀基複合材料，收到顯著節省金屬銀及降低成本的效果。
文檔編號H01H1/02GK1109511SQ9410245
公開日1995年10月4日 申請日期1994年3月30日 優先權日1994年3月30日
發明者維·伏·伊萬諾夫, 伏·依·基爾可, 伏·伏·伊萬諾夫, 楊德莊, 安希鏞, 石鋼, 王英傑, 程忠賢, 郭亞林 申請人:哈爾濱工業大學材料工程技術公司, 哈爾濱工具機電器廠