一種具有自吹弧特性的軟磁電觸頭材料的製備方法及其產品的製作方法
2023-07-06 07:01:06 2
一種具有自吹弧特性的軟磁電觸頭材料的製備方法及其產品的製作方法
【專利摘要】本發明公開了具有自吹弧特性的軟磁電觸頭材料的製備方法及其產品。該種觸頭材料自身是一種複合材料，能夠在觸頭分斷時利用短路電流自身產生電磁力，來增強斷路器滅弧系統的熄弧能力，達到加速電弧移動，減小觸頭燒損，提高短路開斷容量的目的。這種觸頭材料的一個重要特徵是，其可以被製作成各種規格、各種形狀，方便應用於各型帶有滅弧機構的交流斷路器中。該觸頭材料製作方法簡單，可通過模壓法將軟磁性粉體與現有觸頭材料原料粉體混合壓制而成、可通過模壓法將軟磁性粉體與現有觸頭材料原料兩層粉體複合壓制而成、可通過熱軋法將軟磁性帶材與現有觸頭材料帶材複合而成，還可將軟磁性粉體與現有觸頭材料原料粉體混合擠壓再熱軋復銀而成。
【專利說明】ー種具有自吹弧特性的軟磁電觸頭材料的製備方法及其產
ロ
叩
【技術領域】
[0001]本發明涉及ー種電觸頭材料，具體是指ー種具有自吹弧特性的軟磁電觸頭材料及其製備方法，該觸頭主要應用於帶有滅弧機構的交流斷路器。
【背景技術】
[0002]交流斷路器經過短路電流時，觸頭分斷，動靜觸頭間產生電弧，電弧從觸點斷開處通過電弧引導軌進入滅弧室。在滅弧室中，滅弧柵板將電弧分割為若干小段，降低弧柱溫度，提聞電弧電壓，使電弧迅速媳滅。
[0003]如果電弧熄滅不及時，將會對電器造成嚴重的損壞。如何更迅速的熄滅電弧一直是電器領域最重要的課題。人們提出了多種措施以加速電弧進入滅弧裝置，其中磁吹弧是最常用的方法之一。例如，在交流斷路器中設置鐵磁性吹弧裝置，藉助鐵磁性板件產生吹弧磁場，通過磁場與電弧的相互作用來加速其向滅弧裝置的運動，進而實現電弧的快速熄滅。然而這種方式需要在交流斷路器中有限的空間內額外設置鐵磁性吹弧裝置，機構設置不靈活，甚至需要對斷路器結構進行重新設計，成本高。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是為了克服現有技術存在的缺點和不足，而提供一種製備具有自吹弧特性的軟磁電觸頭材料的製備方法，其製得的軟磁電觸頭材料，適用於現行各類交流斷路器，在大大增強磁吹效果的同時，避免了斷路器結構的重新設計，提高了交流斷路器分斷能力。
[0005]本發明的另ー個目的是提供ー種上述製備方法所獲得的產品。
[0006]為實現本發明的第一個目的，本發明的技術方案是採用以下エ序:
(1)將軟磁性粉體與觸頭材料原料粉進行混合，在氫氣氣氛中進行高溫燒結，團化制粒，然後將團結的粉塊破碎成-15目的混合粉體；所述的軟磁性粉體為ー種軟磁性粉體或多種軟磁性粉體的混合粉體；
(2)採用粉末冶金模壓エ藝，按照電觸頭材料的產品的尺寸及外形，將步驟(I)製得的混合粉體初壓成孔隙率為7(T85%的電觸頭材料與純銀焊接層的複合材料；然後在氫氣氣氛中進行高溫壓坯燒結，再對燒結後的壓坯進行復壓處理，得到軟磁電觸頭材料成品。
[0007]或者是採用以下エ序:將軟磁性粉體與觸頭材料粉體，初壓成孔隙率為7(T85%的複合材料，該複合材料中包括有觸頭材料層和軟磁性材料層，其中觸頭材料層為觸頭エ作層，軟磁性材料層為焊接層，然後，在氫氣氣氛中進行高溫壓坯燒結，然後再對燒結後壓坯進行復壓處理，得到軟磁電觸頭材料成品，所述的軟磁性粉體為ー種軟磁性粉體或多種軟磁性粉體的混合粉體。
[0008]或者是採用以下エ序:將軟磁性粉體與銀基觸頭材料進行混合，然後等靜壓成錠，獲得混合壓錠，然後在氫氣氣氛下，將混合壓錠高溫燒結，然後擠壓成帶材或板材，然後再採用熱軋復銀エ藝製備成帶有銀層的帶材或板材，然後按照給定尺寸及外形，衝製成軟磁電觸頭材料成品，所述的軟磁性粉體為ー種軟磁性粉體或多種軟磁性粉體的混合粉體。
[0009]或者是採用以下エ序:將軟磁性粉體等靜壓成錠，然後在氫氣氣氛下，將壓錠高溫燒結，然後擠壓成軟磁性帶材或板材，將軟磁性帶材或板材與銀基觸頭材料帶材或板材進行熱軋複合，然後按照給定尺寸及外形，衝製成軟磁電觸頭材料成品，所述的軟磁性粉體為ー種軟磁性粉體或多種軟磁性粉體的混合粉體。
[0010]為實現本發明的第二個目的，本發明的技術方案是:包括有電觸頭材料本體，所述的電觸頭材料本體內離散分布有軟磁性粉體。
[0011]或者是該軟磁電觸頭材料中包括有觸頭材料層和複合設置於觸頭材料層下方的軟磁性材料層，其中觸頭材料層為觸頭工作層，軟磁性材料層為焊接層。
[0012]或者是包括有銀基電觸頭材料本體,該銀基電觸頭材料本體的一面上複合有純銀層，該純銀層作為觸頭焊接層，所述的電觸頭材料本體內離散分布有軟磁性粉體。
[0013]或者是該軟磁電觸頭材料中包括銀基觸頭材料層和複合設置於銀基觸頭材料層下方的軟磁性材料層，其中銀基觸頭材料層為觸頭工作層，軟磁性材料層為焊接層。
[0014]本發明通過向傳統觸頭材料中添加軟磁性粉體，或在傳統觸頭材料下方複合一層軟磁性材料的方式，使得生產出的複合觸頭除了具有傳統觸頭的導電、抗熔焊及耐燒損等特性之外，還具有軟磁特性。
[0015]這種複合觸頭材料可以在觸頭分斷時，利用電流自身產生的電磁力，形成某種吹弧磁場，使電弧加速離開觸頭表面，進入滅弧系統，從而加速電弧的熄滅，減小電弧對觸頭的燒損。本發明觸頭材料這種增強磁吹作用的特性是通過以下機制實現的:
在電路中出現短路電流時，動靜觸頭在機構的作用下分開，觸頭之間產生電弧。交流斷路器通常配有滅弧機構。電弧產生後，電弧電流在周圍空間產生磁通，將滅弧機構中的柵片磁化。此時電弧周圍空間的磁通路徑產生變化,被磁化的柵片產生一種將電弧拉入滅弧室的吸引力，電弧進入柵片後，電阻増大，電弧電壓上升並逐漸熄滅。
[0016]軟磁性材料處於外界磁場中時，材料周圍將發生磁力線的聚集，表現為材料附近磁場的極大增強。電弧產生後，滅弧柵片被磁化，吸引電弧電流，而柵片磁場在具有軟磁特性的觸頭材料附近將得到增強，電弧在增強的磁場作用下，將加速向滅弧柵片運動，進而減少對觸頭材料的燒損。
[0017]由於軟磁材料對磁場的增強效應隨著距離的增加而迅速減弱，所以相較於在進線元件下端或側端附加軟磁材料，直接使用具有軟磁特性的觸頭材料，對於吹弧磁場將產生更大的增強作用，將獲得更好的吹弧效果。
[0018]本發明的電觸頭材料可以方便的製作成各種規格，適用於現行各類交流斷路器，在大大增強磁吹效果的同時，避免了斷路器結構的重新設計，為現有交流斷路器分斷能力的提高提供了更簡便有效的途徑。
[0019]上述軟磁性粉體，既可以是單ー材料粉體(如純鐵)，也可以是多種軟磁粉體的混合粉體，這些軟磁性粉體的選擇使其自身具有較低的電阻率，能夠保障本發明觸頭材料具有較高的電導率，在大電流經過時能夠較好地控制觸頭溫升。
[0020]本發明所涉及材料的ー個重要特點是，相較於其它磁吹弧方式，本發明觸頭材料自身帶有軟磁特性，使得斷路器中的軟磁性物體距離電弧更近，吹弧效應更加明顯；本材料的另ー個重要特點是，觸頭材料可以根據電器要求做成各種規格，應用於各種型號的交流斷路器而無需將斷路器結構重新設計，這大大方便了此種觸頭材料的使用。
[0021 ] 下面結合說明書附圖和【具體實施方式】對本發明做進ー步介紹。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明實施例1製備的軟磁電觸頭材料剖面示意圖；
圖2為本發明實施例2製備的軟磁電觸頭材料剖面示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面通過實施例對本發明進行具體的描述，只用於對本發明進行進ー步說明，不能理解為對本發明保護範圍的限定，該領域的技術工程師可根據上述發明的內容對本發明作出一些非本質的改進和調整。
[0024]實施例1
首先將鐵粉與AgWCC粉按5:95比例混合均勻；在氫氣氣氛中，對混合粉在450°C，0.5小時進行燒結團化制粒，然後將團結的粉塊破碎成-15目的粉體；初壓成孔隙率為80%的電觸頭材料與純銀焊接層的複合材料；在氫氣氣氛中，於馬弗爐中進行800°C，2小時壓坯燒結；採用8t/cm2的壓カ對燒結後壓坯進行復壓處理，經後處理得到成品。如圖1所示，該軟磁電觸頭材料包括有電觸頭材料本體I，所述的電觸頭材料本體I內彌散分布有軟磁性粉體2。
[0025]實施例2
首先將鐵粉、鎳粉、鈷粉按94:1:5比例混合均勻；在氫氣氣氛中，對混合粉在780°C，
0.5小時進行燒結團化制粒，然後將團結的粉塊破碎成-25目的粉體；Fe-N1-Co混合粉與AgC5粉按成品厚度1:1初壓成孔隙率為80%的電觸頭材料，其中，Fe-N1-Co為焊接層材料；在氫氣氣氛中，於馬弗爐中進行750°C，2.5小時壓坯燒結；採用lOt/cm2的壓カ對燒結後壓坯進行復壓處理後經後處理得到成品。如圖2所示，該軟磁電觸頭材料中包括有觸頭材料層I和複合設置於觸頭材料層下方的軟磁性材料層2，其中觸頭材料層為觸頭工作層，軟磁性材料層為焊接層。
[0026]實施例3
首先將鐵粉、鈷粉、銀氧化鉻粉按5:1:94比例混合均勻；採用SOMPa壓カ等靜壓成AgCdO-Fe-Co錠子，在氫氣氣氛中，對錠子進行700°C，I小時燒結，然後將AgCdO-Fe-Co錠子擠壓成板材；銀氧化鉻-鉄-鈷板材採用熱軋復銀エ藝製備成帶有銀層的AgCdO-Fe-Co/Ag板材，後經冷軋、衝裁、後處理得到成品。
[0027]實施例4
製作AgSn02/FeNil2 7.5X7.5 X 2mm電觸頭。首先將鐵粉與鎳粉按88:12比例混合均勻；採用130MPa壓カ等靜壓成鐵鎳錠子，在氫氣氣氛中，對鐵鎳錠子進行820°C，2.5小時燒結，然後將鐵鎳錠子擠壓成板材；與AgSn02帶材熱軋複合成AgSn02/FeNil2帶材，後經冷軋至2mm厚度，再衝裁成7.5 X 7.5 X 2mm觸頭片，經後處理得到成品。
【權利要求】
1.ー種具有自吹弧特性的軟磁電觸頭材料的製備方法，其特徵在於:包括以下エ序: (1)將軟磁性粉體與觸頭材料原料粉進行混合，在氫氣氣氛中進行高溫燒結，團化制粒，然後將團結的粉塊破碎成-15目的混合粉體；所述的軟磁性粉體為ー種軟磁性粉體或多種軟磁性粉體的混合粉體； (2)採用粉末冶金模壓エ藝，按照電觸頭材料的產品的尺寸及外形，將步驟(I)製得的混合粉體初壓成孔隙率為7(T85%的電觸頭材料與純銀焊接層的複合材料；然後在氫氣氣氛中進行高溫壓坯燒結，再對燒結後的壓坯進行復壓處理，得到軟磁電觸頭材料成品。
2.一種如權利要求1所述製備方法所製備的具有自吹弧特性的軟磁電觸頭材料，其特徵在於:包括有電觸頭材料本體，所述的電觸頭材料本體內離散分布有軟磁性粉體。
3.ー種具有自吹弧特性的軟磁電觸頭材料的製備方法，其特徵在於:包括以下エ序: 將軟磁性粉體與觸頭材料粉體，初壓成孔隙率為7(T85%的複合材料，該複合材料中包括有觸頭材料層和軟磁性材料層，其中觸頭材料層為觸頭工作層，軟磁性材料層為焊接層，然後，在氫氣氣氛中進行高溫壓坯燒結，然後再對燒結後壓坯進行復壓處理，得到軟磁電觸頭材料成品，所述的軟磁性粉體為ー種軟磁性粉體或多種軟磁性粉體的混合粉體。
4.一種如權利要求3所述的製備方法所製備的具有自吹弧特性的軟磁電觸頭材料，其特徵在幹:該軟磁電觸頭材料中包括有觸頭材料層和複合設置於觸頭材料層下方的軟磁性材料層，其中觸頭材料層為觸頭工作層，軟磁性材料層為焊接層。
5.ー種具有自吹弧特性的軟磁電觸頭材料的製備方法，其特徵在於:包括以下エ序: 將軟磁性粉體與銀基觸頭材料進行混合，然後等靜壓成錠，獲得混合壓錠，然後在氫氣氣氛下，將混合壓錠高溫燒結，然後擠壓成帶材或板材，然後再採用熱軋復銀エ藝製備成帶有銀層的帶材或板材，然後按照給定尺寸及外形，衝製成軟磁電觸頭材料成品，所述的軟磁性粉體為ー種軟磁性粉體或多種軟磁性粉體的混合粉體。
6.一種如權利要求5所述的製備方法所製備的具有自吹弧特性的軟磁電觸頭材料，其特徵在於:包括有銀基電觸頭材料本體，該銀基電觸頭材料本體的一面上複合有純銀層，所述的電觸頭材料本體內離散分布有軟磁性粉體。
7.ー種具有自吹弧特性的軟磁電觸頭材料的製備方法，其特徵在於:包括以下エ序: 將軟磁性粉體等靜壓成錠，然後在氫氣氣氛下，將壓錠高溫燒結，然後擠壓成軟磁性帶材或板材，將軟磁性帶材或板材與銀基觸頭材料帶材或板材進行熱軋複合，然後按照給定尺寸及外形，衝製成軟磁電觸頭材料成品，所述的軟磁性粉體為ー種軟磁性粉體或多種軟磁性粉體的混合粉體。
8.—種如權利要求7所述的製備方法所製備的具有自吹弧特性的軟磁電觸頭材料，其特徵在幹:該軟磁電觸頭材料中包括銀基觸頭材料層和複合設置於銀基觸頭材料層ー側的軟磁性材料層，其中銀基觸頭材料層為觸頭工作層，軟磁性材料層為焊接層。
【文檔編號】B22F3/16GK103551575SQ201310533645
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月31日 優先權日:2013年10月31日
【發明者】宋振陽, 張秀芳, 翁桅, 柏小平, 林萬煥 申請人:福達合金材料股份有限公司