專利名稱：一種鎢骨架的銅鎢合金制造方法
技術領域：
本發明屬于高壓電觸頭領域，尤其涉及銅鎢合金制造方法。
背景技術：
隨著電力工業及電網建設的迅速發展，高壓開關的電壓等級越來越高，達到1000KV以上，對高壓電觸頭抗燒損性能要求愈來愈高。越來越多的開關用戶希望使用體積小巧，抗燒損性能好，長期使用可靠性高的高壓電觸頭。目前，高壓電觸頭耐電弧部分主要采用銅鎢合金，銅鎢合金是一種假合金，采用鎢粉與一定比例的銅粉機械混合，加丁鈉橡膠的溶劑油溶液再混合，通過粉末壓制、燒結熔滲工序過程的粉末冶金方法制造。鎢粉與銅粉混合方法生產的高壓電觸頭，由于鎢(熔點3410°C)與銅互不固溶，在1250°C 1400°C燒結溫度下，鎢粉與鎢粉在尖角處有限連接，主要靠銅(熔點1083°C)作為粘接劑連接，在電弧高溫與吹力作用下，電弧接觸面銅蒸發，造成銅鎢合金成片狀剝落，燒損嚴重(參見圖5)，220KV電壓等級以上，在SF6氣氛下，燒損在3mm以上，影響高壓開關多次開斷性能，此現象電壓等級越高越嚴重。

發明內容
本發明的目的在于克服上述現有制造方法的缺點，提供一種新型的鎢骨架的銅鎢合金制造方法，該鎢骨架的銅鎢合金制造方法所制備的銅鎢合金抗燒損性能好，長期使用可靠性高。為了解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案一種鎢骨架的銅鎢合金制造方法，包括以下步驟在鎢粉顆粒表面包覆一層過渡 族金屬的化合物，然后在氫氣氣氛中于60(Ti00(rc進行還原處理；接著，向其中加入造孔劑進行混合，混合均勻后在模具中壓制成型坯塊，接著，脫除造孔劑，形成蜂窩狀的鎢骨架，然后在氫氣氣氛中于145(T1550的溫度下預燒結，使鎢骨架連接起來，最后在鎢骨架上放置銅材進行燒結，銅熔滲到鎢骨架之間，制成鎢骨架的銅鎢合金。所述鎢粉顆粒為3 15 U m，鎢粉顆粒在包覆過渡族金屬的化合物前，先在H2氣氛600°C 1000°C溫度下還原處理2 4小時。過渡族金屬的化合物為NiCl2 6H20，其以溶解在無水乙醇溶液中的形式包覆鎢粉顆粒。在氫氣氣氛中于60(Ti00(rc進行還原處理后，鎢粉顆粒表面均勻包覆金屬鎳，鎳含量為鎳與鎢粉總質量的2% 6%。所述造孔劑選用石蠟，石蠟以溶解在溶劑油中的形式加入；所述脫除造孔劑的具體方法為將壓制成型坯塊在氫氣氣氛中于30(T50(rc溫度下脫除石蠟。所述鎢骨架上放置銅材后的燒結條件為氫氣氣氛，溫度為1400°C 1550°C。所述銅材為過量的銅材。預燒結的時間為3 4小時。一種鎢骨架的銅鎢合金制造方法，包括以下步驟I)選擇平均粒度3 15iim的鎢粉，在H2氣氛600°C 1000°C溫度下，2 4小時還原處理；2)通過NiCl2 6H20的無水乙醇溶液液體方式均勻包覆在鎢粉顆粒表面；3)將氯化鎳包覆的鎢粉在H2氣氛600°C 1000°C溫度下，2 4小時還原處理，鎢粉顆粒表面均勻包覆金屬鎳， 鎳含量為鎳與鎢粉總質量的2% 6% ；4)將溶解在溶劑油中石蠟和包覆金屬鎳鎢粉顆粒混合均勻；5)包覆金屬鎳鎢粉顆粒、石蠟溶液混合物在模具中壓制成型坯塊；6)坯塊在H2氣氛300°C 500°C溫度下，3飛小時脫除石蠟，形成蜂窩狀鎢骨架；7)鎢骨架在H2氣氛1450°C 1550°C溫度下，3 4小時預燒結，使鎢粉顆粒在鎳的橋接作用連接起來，燒結成蜂窩狀鎢骨架坯；8)在鎢骨架坯上放置過量銅材，在H2氣氛1400°C 1550°C溫度下，滲銅2 4小時，銅熔滲到鎢骨架之間，制成形成鎢骨架的銅鎢合金。所述銅鎢合金為CuW80 ;步驟4)中壓制的坯塊密度為12. 2^12. 4g/mm3。與現有技術相比，本發明方法至少具有以下優點為了降低鎢粉表面的活化能，在鎢粉顆粒外面包覆一層過渡族金屬，該金屬能與鎢形成固溶體，可以在不是很高的燒結溫度下，通過該金屬的搬運作用，在鎢粉顆粒之間進行表面擴散和有限體積擴散，使鎢粉顆粒連接起來，形成蜂窩狀骨架，該金屬與銅也能形成固溶體，從而增加了鎢與銅的濕潤性，再在毛細管和重力作用下，銅熔滲到鎢骨架之間，制造成銅鎢合金。


圖I為本發明鎢骨架的銅鎢合金制造方法的壓坯示意圖；圖2為本發明鎢骨架的銅鎢合金制造方法的預燒結后鎢骨架示意圖；圖3為采用本發明方法制備的銅鎢合金CuW80，200倍金相圖；圖4為采用本發明方法制備的銅鎢合金CuW80燒損后實物圖；圖5為采用現有技術方法制備的銅鎢合金CuW80燒損后實物圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明方法的一種CuWSO銅鎢合金實施例進行闡述本發明一種鎢骨架的銅鎢合金制造方法，包括鎢粉平均粒度的選擇，預處理；過渡族金屬選用及包覆方法，后處理；造孔劑的選擇、制備及脫除；壓制成型；預燒結骨架的形成工藝；銅的熔滲工藝。本發明一種鎢骨架的銅鎢合金制造方法，工藝流程如下鎢粉還原一氯化鎳包覆鎢粉一氯化鎳還原一加石蠟混粉一壓型一脫蠟一鎢骨架預燒結一滲銅；具體為鎢粉還原選擇平均粒度3 15iim的鎢粉，在H2氣氛600°C 1000°C溫度下，2 4小時還原處理。氯化鎳包覆鶴粉過渡族金屬選用鎳金屬(熔點1455 °C),包覆方法是通過NiCl2 6H20的無水乙醇溶液液體方式均勻包覆在鎢粉顆粒表面；氯化鎳還原將氯化鎳包覆的鎢粉在H2氣氛600°C 1000°C溫度下，2 4小時還
原處理，這樣鎢粉顆粒表面可以均勻包覆金屬鎳，鎳含量為鎳與鎢粉總量的2% 6% (質量百分比)。
加石蠟混粉造孔劑選用工業石蠟，石蠟溶解在溶劑油中，和包覆金屬鎳鎢粉顆粒混合均勻。包覆金屬鎳鎢粉顆粒、石蠟溶液混合物在模具中壓制成型坯塊，W80坯密度為12. 2^12. 4g/mm3,用坯密可以調節銅鎢合金的成分，請參閱圖I，其中，I為金屬鎳，2為鎢粉顆粒，3為石蠟，4為孔洞。坯塊在H2氣氛300°C 500°C溫度下，3飛小時脫除石蠟，形成蜂窩狀鎢骨架。鎢骨架在H2氣氛1450°C 1550°C溫度下，3 4小時預燒結，使鎢粉顆粒在鎳的橋接作用連接起來，燒結成有一定強度蜂窩狀鎢骨架坯，請參閱圖2，從中可知，鎢粉顆粒已經有效的連接起來，鎢粉顆粒之間為預留孔隙。在鎢骨架坯上放置銅材，滲銅的質量為預燒結后鎢骨架質量(鎢和鎳總重量)的30% (過量)，在H2氣氛1400°C 1550°C溫度下，滲銅2 4小時，在毛細管和重力作用下， 銅熔滲到鎢骨架之間，制成形成鎢骨架的CuWSO銅鎢合金，請參閱圖3，其中，偏白的部分為鎢，邊角圓滑的為連接在一起的鎢骨架，偏黑部分為銅，從中可以清楚地看到，鎢骨架已形成，銅填充在鶴骨架中。本發明使用氯化鎳乙醇溶液包覆方法，使金屬鎳均勻包覆在鎢粉顆粒表面，增大了鎳與鎢的接觸面積，通過鎳的搬運作用，使鎢粉顆粒之間有效地連接起來，利用石蠟造孔齊U，形成蜂窩狀鎢骨架；此方法制造的銅鎢合金電觸頭，在電弧高溫與吹力作用下，雖然電弧接觸面銅蒸發，但鎢骨架保持完整，抗燒損性能好，燒損在I 2mm (請參閱圖4)。將采用本發明方法制備的材料做成電觸頭，將該觸頭在電壓220KV，電流40KA下進行開關形式試驗，銅鎢合金保持完整，抗燒損情怳良好。采用同樣的方法，將現有技術的電觸頭在電壓220KV，電流31. 5KA下進行開關形式試驗，銅鎢合金成片狀剝落，燒損嚴重(請參閱圖5)。以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施方式
僅限于此，對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應當視為屬于本發明由所提交的權利要求書確定專利保護范圍。
權利要求
1.一種鎢骨架的銅鎢合金制造方法，其特征在于，包括以下步驟在鎢粉顆粒表面包覆一層過渡族金屬的化合物，然后在氫氣氣氛中于60(Ti00(rc進行還原處理；接著，向其中加入造孔劑進行混合，混合均勻后在模具中壓制成型坯塊，接著，脫除造孔劑，形成蜂窩狀的鎢骨架，然后在氫氣氣氛中于145(T1550的溫度下預燒結，使鎢骨架連接起來，最后在鎢骨架上放置銅材進行燒結，銅熔滲到鎢骨架之間，形成鎢骨架的銅鎢合金。
2.如權利要求I所述的一種鎢骨架的銅鎢合金制造方法，其特征在于所述鎢粉顆粒為3 15 u m,鎢粉顆粒在包覆過渡族金屬的化合物前，先在H2氣氛600°C 1000°C溫度下還原處理2 4小時。
3.如權利要求I所述的一種鎢骨架的銅鎢合金制造方法，其特征在于過渡族金屬的化合物為NiCl2 6H20，其以溶解在無水乙醇溶液中的形式包覆鎢粉顆粒。
4.如權利要求3所述的一種鎢骨架的銅鎢合金制造方法，其特征在于在氫氣氣氛中于60(Tl00(rC進行還原處理后，鎢粉顆粒表面均勻包覆金屬鎳，鎳含量為鎳與鎢粉總質量的2% 6%。
5.如權利要求I所述一種鎢骨架的銅鎢合金制造方法，其特征在于所述造孔劑選用石蠟，石蠟以溶解在溶劑油中的形式加入；所述脫除造孔劑的具體方法為將壓制成型坯塊在氫氣氣氛中于30(T500°C溫度下脫除石蠟。
6.如權利要求I所述一種鎢骨架的銅鎢合金制造方法，其特征在于所述鎢骨架上放置銅材后的燒結條件為氫氣氣氛，溫度為1400°C 1550°C。
7.如權利要求6所述一種鎢骨架的銅鎢合金制造方法，其特征在于所述銅材為過量的銅材。
8.如權利要求I所述一種鎢骨架的銅鎢合金制造方法，其特征在于預燒結的時間為3 4小時。
9.一種鎢骨架的銅鎢合金制造方法，其特征在于，包括以下步驟 1)選擇平均粒度3 15iim的鎢粉，在H2氣氛600°C 1000°C溫度下，2 4小時還原處理； 2)通過NiCl2 6H20的無水乙醇溶液液體方式均勻包覆在鎢粉顆粒表面； 3)將氯化鎳包覆的鎢粉在H2氣氛600°C 1000°C溫度下，2 4小時還原處理，鎢粉顆粒表面均勻包覆金屬鎳，鎳含量為鎳與鎢粉總質量的2% 6% ； 4)將溶解在溶劑油中石蠟和包覆金屬鎳鎢粉顆粒混合均勻； 5)包覆金屬鎳鎢粉顆粒、石蠟溶液混合物在模具中壓制成型坯塊； 6)坯塊在H2氣氛300°C 500°C溫度下，3飛小時脫除石蠟，形成蜂窩狀鎢骨架； 7)鎢骨架在H2氣氛1450°C 1550°C溫度下，3^4小時預燒結，使鎢粉顆粒在鎳的橋接作用連接起來，燒結成蜂窩狀鎢骨架坯； 8)在鎢骨架坯上放置過量銅材，在H2氣氛1400°C 1550°C溫度下，滲銅2 4小時，銅熔滲到鎢骨架之間，制成形成鎢骨架的銅鎢合金。
10.根據權利要求9所述的一種鎢骨架的銅鎢合金制造方法，其特征在于，包括以下步驟所述銅鎢合金為CuW80 ;步驟4)中壓制的坯塊密度為12. 2^12. 4g/mm3。
全文摘要
本發明公開了一種鎢骨架的銅鎢合金制造方法，利用金屬化合物包覆鎢粉顆粒表面，通過H2氣氛還原制得包覆該金屬的鎢粉；然后與造孔劑混合制成無銅混合粉，接著壓制成型坯塊后脫除造孔劑，最后燒結成蜂窩狀純鎢骨架后，滲銅，即得形成鎢骨架的銅鎢合金。此方法制造的銅鎢合金抗燒損性能好，可靠性高。
文檔編號C22C1/08GK102747239SQ201210232169
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月6日 優先權日2012年7月6日
發明者王海洪, 田長輝, 石敬 申請人:中國西電電氣股份有限公司