專利名稱：鎢－銅－銀－鎳粉末冶金觸頭合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于大電流電氣設(shè)備開關(guān)的粉末冶金觸頭合金。
目前，用于電氣設(shè)備上作為大電流的觸頭材料，一般有銀氧化鎘(Ag-CdO)系列和銀鎢(Ag-W)系列。Ag-CdO系列CdO的分解會污染環(huán)境，不適宜于在封閉環(huán)境中使用;Ag-W系列中采用最多的是Ag-W40，其直流分?jǐn)嗄芰χ挥?0KA/440V，不能滿足大電流的需要，且鎢氧化造成觸頭接觸電阻增加，電器設(shè)備工作穩(wěn)定性差。
為了克服以上不足，使電氣設(shè)備開關(guān)觸頭既適用于封閉環(huán)境、又具有高的直流分?jǐn)嗄芰?，特提出本發(fā)明。
本發(fā)明所述的合金組成為(重量百分含量)W49～51%，Ag42～44%，Cu4～5.5%，Ni0.5～1.5%。
制取鎢-銅-銀-鎳粉末冶金觸頭合金(簡稱AW50合金)，本發(fā)明采用粉末冶金方法制備W-Cu-Ni復(fù)合粉末，按合金型號、成分配入銀粉作為骨架誘導(dǎo)金屬，用模壓或等靜壓成型，使獲得具有一定孔隙度的W-Cu-Ag-Ni骨架壓坯，骨架壓坯在1050～1250℃熔浸銀，隨后均勻化熱處理，即可制成具有高直流分?jǐn)嗄芰?、抗氧化的W-Cu-Ag-Ni四元系合金。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述

圖1為本發(fā)明的生產(chǎn)工藝流程圖。
圖2為燒結(jié)裝舟方式。
圖3AW50經(jīng)D.C80KA/500V通斷三次觸頭表面金相圖。放大1倍。
圖4Ag-W40經(jīng)D.C60KA/500V通斷一次觸頭表面金相圖。放大1倍。
本發(fā)明所述的合金生產(chǎn)工藝過程如下1.W-Cu-Ni復(fù)合粉末的制取將W粉(氫還原法制取，r松2.8～3.4，符合硬質(zhì)合金生產(chǎn)技術(shù)條件)與硝酸鎳水溶液混合，加熱至70～100℃烘干，在800～850℃氫氣氣氛中熱解還原1～1.5小時，得W-Ni復(fù)合粉;將W-Ni復(fù)合粉與氯化銅水溶液混合成糊狀，加熱烘干，于460～500℃氫氣中熱解還原1～1.5小時，得W-Ni-Cu復(fù)合粉末，過100目篩。
2.骨架料的配制在過100目后的W-Cu-Ni復(fù)合粉末中加入21～24%的誘導(dǎo)銀(-200目)作為骨架料(骨架料占成品總重量的75～81%)，再加0.5%的硬脂酸，在V型混料器或其它混料設(shè)備中混合2～8小時，得到骨架混合料。通過液壓機(jī)對骨架混合料壓制成型，壓制過程中控制壓塊的尺寸和單重，保證骨架孔隙度為17～20%。
3.熔浸燒結(jié)骨架壓坯和熔浸銀塊(采用99.5%的銀粉?；蛐计?的熔浸燒結(jié)在鉬絲爐(10～15KW，1100～1500℃)中進(jìn)行。圖2為燒結(jié)裝舟方式，其中，1-熔浸銀塊，2-骨架壓坯，3-Al2O3填料。熔浸銀塊1也可以放在骨架壓塊2的下方。熔浸燒結(jié)用氫氣或分解氨作為保護(hù)氣氛，熔浸燒結(jié)溫度為1050～1250℃，保溫時間為45～60分鐘。冷卻至990～1010℃時保溫30～45分鐘，其目的是使合金表面均布一層0.2～0.5mm厚的Ag層，這樣使焊接容易進(jìn)行，改善使用性能。
4.均勻化熱處理將熔浸燒結(jié)好的制品放入箱式自動控溫爐內(nèi)，在空氣中加熱，溫度為380～400℃，時間為12～24小時。
將AW50及Ag-W40合金分別安裝在DW-440V系列大電流直流開關(guān)上(斷路器)，接通10KA/500V、20KA/500V、40KA/500V、60KA/500V、80KA/500V等級進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。AW50合金順利通過全部級別試驗(yàn)(各通斷三次)，試驗(yàn)后觸頭平整，如圖3(放大1倍)。Ag-W40只通過40KA/500V，當(dāng)進(jìn)入60KA/600V時，斷一次即無法接通，觸頭表面嚴(yán)重?zé)齻鐖D4。
AW50合金與Ag-W40合金物理性能比較如下合金牌號 成分 工藝特點(diǎn) 密度硬度 電阻率kg/mm210-6ΩcmAg-W40 40%W，60%Ag Ag粉+W粉，機(jī)械混 12.51 90 0.25合，壓制，燒結(jié)，復(fù)壓AW50 50%W，43%Ag，制備W-Ni-Cu復(fù)合 13.00 115 0.277%Cu+Ni 粉末，熔浸燒結(jié)Ag-W系列是一種互不相熔的假合金，但Ni、Cu與W在高溫下有一定熔解度。在Ag-W合金中加入Cu、Ni后，可以改善Ag對W顆粒的潤濕性，同時形成Cu、Ni相固熔體包覆W顆粒，在W顆粒周圍形成四元合金組織，有助于W顆?？寡趸阅堋２捎萌芙に?，提高了合金的密度和致密性，從而改善合金的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能，降低了觸頭溫升。采用內(nèi)氧化處理，增強(qiáng)觸頭合金的滅弧效果。與Ag-W40比較，本發(fā)明(AW50合金)具有以下特點(diǎn)直流分?jǐn)嚯娏鳛?0KA/440V，是Ag-W40的二倍，并且分?jǐn)鄷r不產(chǎn)生有害物質(zhì)，適宜于在封閉環(huán)境中使用;面接觸電阻穩(wěn)定，溫升低，能抗海洋濕熱性氣候的侵蝕，在生產(chǎn)過程中無三廢、無污染、無公害，既滿足了在封閉環(huán)境中使用的特殊要求，也可代替Ag-W40在其它電氣開關(guān)上的使用，性能更優(yōu);燃弧時間短，節(jié)約成本，較Ag-W40節(jié)銀12～20%。
權(quán)利要求
1.一種粉末冶金觸頭合金，其特征在于組成為(重量)W∶49～51%，Ag∶42～44%，Ni∶0.5～1.5%，Cu∶4.0～5.5%。
2.一種生產(chǎn)權(quán)利要求1所述合金的方法，其特征在于，a>用粉末冶金方法制取W-Cu-Ni復(fù)合粉末及W-Cu-Ag-Ni骨架料;b>復(fù)合粉末骨架成型壓坯孔隙度為17～20%;c>熔浸燒結(jié)溫度為1050～1250℃，保溫時間為45～60分鐘，燒結(jié)冷卻至990～1010℃時，保溫時間為30～45分鐘;d>均勻化熱處理?xiàng)l件是在空氣中加熱，溫度為380～400℃，保溫時間為12～24小時。
全文摘要
一種用于大電流電氣設(shè)備開關(guān)觸頭，特別是封閉環(huán)境中使用的粉末治金觸頭合金，W-Cu-Ag-Ni合金(簡稱AW
文檔編號H01H1/02GK1062928SQ9010649
公開日1992年7月22日 申請日期1990年12月28日 優(yōu)先權(quán)日1990年12月28日
發(fā)明者林炳, 劉海珊 申請人:中南工業(yè)大學(xué)