專利名稱：一種觸頭電火花燒結的工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制造用于電器產品的觸頭及觸頭元件的加工工藝，尤其是一種觸頭電火花燒結的加工工藝。
背景技術：
電觸頭是電器開關的核心元件，通常采用焊接方式實現(xiàn)電觸頭與接觸板、觸橋的有效連接。焊接質量的好壞對電器操作的可靠性、電器的溫升、觸頭的通斷能力、電弧燒損及使用壽命有著非常重要的直接關系。
目前制作電觸頭元件是先通過混合-成形-燒結-致密化過程，制成單片的觸頭。 然后采用電阻焊、感應釬焊、火焰焊等工藝將單片觸頭與銅件焊接在一起。通常，在被焊的兩金屬中間添加適當?shù)暮噶稀⒑竸?，然后當電極和被焊金屬之間通電后，電流所產生的電阻熱使焊料熔化，依靠液態(tài)焊料和固態(tài)被焊金屬相互擴散而形成金屬熔合。因此接頭的強度主要取決于焊料是否能與被焊金屬相互擴散從而形成牢固的金屬熔合。電觸頭中非銀組份材料(如石墨、金屬氧化物、金屬碳化物、金屬氮化物、難熔金屬等)從本質上很難被一般焊料所潤濕。大多數(shù)的焊料在電觸頭的非銀材料上往往只結成球珠，很少或根本不產生潤濕， 大部系機械的或化學的結合，熱應力下的強度達不到要求，導電導熱性差，通常必須在電觸頭的焊接面增加一層純銀的焊接層，以改善觸點焊接面與焊料的潤濕性。上述因素造成了電觸頭材料焊接的兩大問題一是不易焊接；二是焊接后觸頭強度降低。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的問題是改善背景技術中電觸頭材料不易焊接及焊接后觸頭強度降低的問題。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種觸頭電火花燒結的工藝，其特征在于制作步驟依次如下(1)將原料粉末按成品組份比例進行混合；(2)將混合后的粉末進行燒結團化制粒、破碎；(3)初壓成一定孔隙率的單層電觸頭壓坯；(4)將壓坯置于銅型材上利用中頻電流進行電火花放電燒結，同時在電極施加的壓力下，使得壓坯完成致密化。
所述的步驟(2)中燒結團化制粒溫度為600°C -1200°C，時間為lh_3h。
所述的步驟(2)中的破碎為將團結的粉塊破碎成0 μ m-200 μ m的粉體。
所述的步驟(3)中的壓坯的孔隙率為70%_85%。
所述的步驟(3)中的壓坯不含焊接銀層。
所述的步驟(4)中的銅型材經過預處理，所述預處理工藝依次為去油、酸洗、機械拋光、清洗、烘干處理。
所述的步驟(4)中的電火花加工工藝中，采用的電極為銅或鉻銅或鉻鋯銅或鎢或鎢銅或鉬或鉬銅材料，在電極施加的壓力為50kg-500kg，加壓時間為0. 5s-2s,電流為 5000A-20000A，通電時間為 0. 5s-3s0
所述的步驟(4)中的電火花加工工藝中，所述中頻電流的頻率為1000Ηζ-5000Ηζ， 電源功率為55KW-400KW。
本發(fā)明提供的一種粉末壓坯在銅型材上直接進行電火花燒結的工藝。通過一對電極板和上模沖、銅型材向模腔內的粉末坯料導入中頻電流。電流通過粉末壓坯時，在粉末顆粒之間產生了電火花，靠火花放電產生的局部高溫形成顆粒之間的燒結頸，達到粉末顆粒間的冶金結合。同時通過上模沖、銅型材給壓坯施加機械壓力，在火花放電、焦耳熱和機械壓力的共同作用下，壓坯的致密化過程瞬間完成，同時，在壓坯與銅型材之間可以直接形成冶金結合，結合面平整、無間隙，結合強度高，避免了常規(guī)電觸頭焊接時由于非銀組份與焊料潤濕性差而導致的氣孔、裂紋及夾雜等焊接缺陷。
本發(fā)明所采用的電火花燒結直接進行電觸頭及其元件的制備，在電火花、焦耳熱和機械力的共同作用下，完成觸頭的燒結與致密化過程，該過程是在銅材確定的位置上進行的。這樣觸頭也被牢固地燒結到銅材的指定位置上，實現(xiàn)觸頭與其支撐體銅材的可靠連接。本發(fā)明具有操作簡便，電觸頭與銅型材結合強度高等優(yōu)點，有效解決了常規(guī)焊接工藝中因非銀組份與焊料潤濕性差而導致的氣孔、裂紋及夾雜等焊接缺陷。采用該工藝制備的觸頭元件可以將以前存在的觸頭-焊接層、焊接層-焊料、焊料-銅材等三個界面簡化為觸頭-銅材一個界面，故具有更好的抗熱應力強度、導電及導熱特性，適合應用在各種不同的有觸頭開關電器產品上。本發(fā)明將觸頭的燒結、致密化、焊接等工序有機的融合在一起，同步完成。


圖1是本發(fā)明的一種加工工藝流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明的工藝流程如附圖1所示。
實施例一首先將平均粒度5 μ m銀粉與平均粒度4 μ m石墨粉按97 3比例混合；對混合粉在 6800C，1. 5h進行燒結團化制粒，然后將團結的粉塊破碎成(Γ200 μ m的粉體；初壓成孔隙率為77%的單層銀石墨材料；銅型材經過去油-酸洗-機械拋光-清洗-烘干處理后，利用中頻電流的電源功率為220KW，頻率為1000 Hz的中頻電源進行電火花燒結，具體工藝為采用銅電極，壓力100kg，加壓時間1. 2s,電流12000A。AgC3電觸頭完成燒結與致密化，并且牢固地被燒結到銅材上。
實施例二首先將平均粒度9 μ m銀粉與平均粒度2 μ m鎢粉按50 50比例混合；對混合粉在 900°C，2.證進行燒結團化制粒，然后將團結的粉塊破碎成(Γ200 μ m的粉體；初壓成孔隙率為80%的單層銀鎢材料；銅型材經過去油-酸洗-機械拋光-清洗-烘干處理后，利用中頻電流的電源功率為350KW，頻率為1000 Hz的中頻電源進行電火花燒結，具體工藝為采用鉻鋯銅電極，壓力450kg，加壓時間1. 5S，電流16000A。Agff50電觸頭完成燒結與致密化，并且牢固地被燒結到銅材上。
實施例三首先將平均粒度8 μ m銀粉、3 μ mffC粉及2 μ m石墨粉按85 12 :3比例混合；對混合粉4在810°C，池進行燒結團化制粒，然后將團結的粉塊破碎成(Γ200 μ m的粉體；初壓成孔隙率為7 的單層銀碳化鎢石墨材料；銅型材經過去油-酸洗-機械拋光-清洗-烘干處理后， 利用中頻電流的電源功率為220KW，頻率為1000 Hz的中頻電源進行電火花燒結，具體工藝為采用鎢銅電極，壓力200kg，加壓時間1. 5s,電流13000A。AgWC12C3電觸頭完成燒結與致密化，并且牢固地被燒結到銅材上。
上述三種實施例的電火花燒結的電觸頭材料與常規(guī)燒結工藝電觸頭材料主要性能指標對比如下表
權利要求
1.一種觸頭電火花燒結的工藝，其特征在于制作步驟依次如下(1)將原料粉末按成品組份比例進行混合；(2)將混合后的粉末進行燒結團化制粒，再破碎；(3)初壓成一定孔隙率的單層電觸頭壓坯；(4)將壓坯置于銅型材上利用中頻電流進行電火花放電燒結，同時在電極施加的壓力下，使得壓坯完成致密化。
2.根據權利要求1所述的加工工藝，其特征在于所述的步驟(2)中燒結團化制粒溫度為 6000C -1200°C，時間為 lh-3h。
3.根據權利要求1所述的加工工藝，其特征在于所述的步驟(2)中的破碎為將團結的粉塊破碎成ο μ m-200 μ m的粉體。
4.根據權利要求1所述的加工工藝，其特征在于所述的步驟(3)中的壓坯的孔隙率為 70%-85%。
5.根據權利要求1所述的加工工藝，其特征在于所述的步驟(3)中的壓坯不含焊接銀層。
6.根據權利要求1所述的加工工藝，其特征在于所述的步驟(4)中的銅型材經過預處理，所述預處理工藝依次為去油、酸洗、機械拋光、清洗、烘干處理。
7.根據權利要求1所述的加工工藝，其特征在于所述的步驟(4)中的電火花加工工藝中，采用的電極為銅或鉻銅或鉻鋯銅或鎢或鎢銅或鉬或鉬銅材料，在電極施加的壓力為 50kg-500kg，加壓時間為 0. 5s-2s,電流為 5000A-20000A，通電時間為 0. 5s-3s0
8.根據權利要求1所述的加工工藝，其特征在于所述的步驟(4)中的電火花加工工藝中，所述中頻電流的頻率為lOOOHz-5000 Hz,電源功率為55KW-400KW。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在銅型材上直接進行觸頭電火花燒結的加工工藝，首先選擇適當顆粒度的原料粉末按成品組份比例進行混合；對混合后的粉體進行燒結團化制粒、破碎；再初壓成一定孔隙率的單層電觸頭材料；將初壓坯置于銅型材上進行加壓及電火花放電燒結。本發(fā)明有效解決了常規(guī)焊接工藝中因觸頭中非銀組份與焊料潤濕性差而導致的氣孔、裂紋及夾雜等焊接缺陷，同時節(jié)約常規(guī)焊接工藝電觸頭所需的純銀助焊層和銀釬料的使用，降低產品的材料成本。采用該工藝制備的觸頭元件具有更高導電性及低溫升特性，適合應用在各種不同電器產品的觸頭及觸頭元件的加工工藝。
文檔編號H01H11/04GK102509663SQ201110331070
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月27日 優(yōu)先權日2011年10月27日
發(fā)明者張秀芳, 林萬煥, 柏小平, 母仕華, 翁桅 申請人:福達合金材料股份有限公司