一种Cu/Ti₃SiC₂电接触材料及其制备工艺的利记博彩app

专利名称：一种Cu/Ti₃SiC₂电接触材料及其制备工艺的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及粉末合金材料，具体说就是一种Cu/Ti3SiC2电接触 材料及其制备工艺。
(二)
背景技术：
目前公开的同类专利和正在应用的触头材料中， 一类是以银为主 成分的银基电触头材料，另一类是以铜为主成分的铜基电触头材料。 以银为主成分的银基电触头材料电性能很好，成本很高，但也不能完 全满足电器产品的某些特殊要求。以铜为主成分的铜基电触头材料成 本低，电性能虽能满足使用要求，但仍有待提高。同时，传统的电刷、 受电弓滑板等电接触材料由于易磨损、易受电弧烧蚀、易腐蚀等缺点 造成的寿命短等原因，也对这类材料的相关性能提出了更高的要求。
(三)

发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度、高导电、高导热、耐氧化、 抗熔焊、耐电弧烧损和电寿命长的并且具有自润滑能力的Cu/Ti3SiC2
电接触材料及其制备工艺。
本发明的目的是这样实现的所述的Cu/Ti3SiC2电接触材料是 由纯铜粉或铜合金粉与重量百分比为0. 01 80. 0%的Ti3SiC2粉末， 通过粉末冶金工艺方法制备的。
本发明还有以下技术特征
(1) 本发明一种Cu/Ti3SiC2电接触材料及其制备工艺，所述的 Ti3SiC2粉末纯度大于93%、颗粒尺寸0. 01 50 u m。
(2) 本发明一种Cu/Ti3SiC2电接触材料及其制备工艺，所述的纯铜 粉粒度为一200目。
(3) 本发明一种Cu/Ti3SiC2电接触材料及其制备工艺，所述的铜合 金粉含有重量百分比为0.01 50%的金刚石、石墨、银、镧、铈、 镝、钐、钇、镱、锆、铝、铬、铌、锡、锌、钨、钒、氧化锡、氧化 镉、氧化铟中的一种或其中几种的混合，粒度为一200目。
本发明一种Cu/Ti3SiC2电接触材料，其制备工艺如下
(1) 将Ti3SiC2粉末与纯铜粉或铜合金粉在保护气氛下，在高能球 磨机上球磨6 12h，得到混合粉末；
(2) 将所获得的混合粉末放入石墨模具通过热压的方法制成直径 50mm的块状样品，称之为胚料。具体热压制度为保护气氛下，热压
温度850 950°C,保温时间30 60min，热压压强为40 200MPa;
(3) 热压后的胚料在700 90(TC下热挤压成型，称之为挤压型材；
(4) 挤压型材在真空或者保护气氛下进行时效处理，处理温度500 800°C，处理时间1 5小时；
(5) 将经过时效处理的型材轧制或拉拔加工后，按产品尺寸进行机
本发明一种Cu/Ti3SiC2电接触材料，兼具金属和陶瓷的优良性 能，不但强度高，而且具备良好的导电性、导热性，抗熔焊、耐电弧 烧蚀、耐腐蚀、抗热震、抗氧化尤其高温抗氧化性等优良特性。特别 是该材料的超低磨擦系数和自润滑性，是电接触材料不可或缺的特性 之一。可广泛应用于电接触材料，如高低压电器用触头材料、电刷、 受电弓滑板等。 具体实施例方式
下面对本发明作进一步说明。
本发明一种Cu/Ti3SiC2电接触材料是由纯铜粉或铜合金粉与重 量百分比为0. 01 80. 0%、颗粒尺寸在0. 01 50um的Ti3SiC2粉 末，通过粉末冶金工艺方法制备的。Ti3SiC2属六方晶体结构，共棱 的TiC八面体被由Si原子形成的Si层所分隔开来，形成特殊的纳米 尺度层片状结构。这种结构赋予它象石墨一样具有润滑性和可加工 性，结合了金属和陶瓷的许多优良性能。Ti3SiC2熔点高达300(TC， 具有极好的导电性、导热性，其导电性与纯金属相当，25'C时导电率 达4. 7X106sm、导热率达33. 5Wm—'K—'。另外，Ti3SiC2所具备的高强 度、抗热震、耐腐蚀、抗氧化，尤其抗高温氧化性和抗循环氧化能力 以及自润滑性和超低磨擦系数等特性，更是电接触材料所需要的关键 特性。
采用Ti3SiC2制备的铜基电接触材料，更能体现出高强、高导、 高韧、自润滑等特性。采用粉末冶金方法在铜基体中加入Ti3SiC2粉 末，不但可以起到弥散强化作用，同时对材料电导率影响很小。作为 高低压电器用触头使用可以起到良好的抗熔焊、抗电弧烧蚀、抗氧化 特别是抗高温氧化，提高耐磨性、改善触头接触电阻，降低温升、提 高电寿命等作用。同时，Ti3SiC2金属陶瓷作为硬质质点，更易使触 头表面形成的氧化层剥离脱落。因此更适合应用在各种断路器和交流 接触器上。作为受电弓滑板、电刷等电接触材料使用也可以起到减小 磨损、抑制电弧烧蚀和腐蚀，延长使用寿命的作用。金刚石是自然界中导热率最高的物质，导热率达138. 16 Wm—'K—S 同时具有熔点高(约370(TC)、硬度大、耐磨损等性能，采用粉末冶 金方法在铜中加入细小的金刚石颗粒，不但可以起到弥散强化作用， 提高硬度和耐磨性，还将电弧产生的热量传导至桥架，降低触头表面 温度。更为重要的是触头表面的金刚石粒子在打弧时烧掉，在触头表 面不产生导致电阻增加的沉积物。同时在高温电弧作用下，金刚石燃 烧产生的一氧化碳可使触头表面的氧化铜还原为金属铜或氧化亚铜。 因此，在触头表面被氧化的情况下，可由金刚石和氧化亚铜改变氧化 层的结构。氧化亚铜呈粉状薄膜，有利于保证触头具有充分的整流作 用。
铜中添加少量的银并经过大的变形处理，可以改善其强度、硬度， 增加电导、热导和抗腐蚀性，提高流动性和浸润性并改善冷热加工性 能。在铜中适量加入镧、铈、镝、钐、镱、钇作为铜的合金元素，能 改善铜基合金低温和高温的抗氧化能力，提高铜基合金的强度和再结 晶温度，并使电导率略有提高。在铜中适量加锆、铬、铝可以提高铜 基材料的中、高温抗氧化能力、抗烧蚀性能和耐腐蚀性能。铝、锡、 锌在作为触头材料时可以通过其汽化降低触头温度和具有灭弧作用。 铬、铌、钨、钒在铜基体中固溶度极低，这些元素的加入对提高基体 的抗氧化性能、强度和抗烧蚀性能具有一定的作用。该类合金的加入 也可以提高再结晶温度。同时可以增加触头表面在电弧作用下所形成 的金属熔池的粘性，减少触头材料的物质损失，从而增加触头的电寿 命。
在铜基体中加入氧化镉、氧化锡和氧化铟的作用是在电弧作用 下氧化镉、氧化锡和氧化铟蒸发成气体，起到灭弧作用，并降低触头 表面温度。同时还可以增加触头表面金属熔池的粘性，减小溶池喷溅 倾向，从而减小触头表面的物质损失，增加触头寿命。
基于以上分析，本发明提供的这种Cu/Ti3SiC2电接触材料，可 视应用工况条件适当采用金刚石、石墨、银、镧、铈、镝、钐、钇、 镱、锆、铝、铬、铌、锡、锌、钨、钒、氧化锡、氧化镉、氧化铟中 的一种或其中几种的混合，以改善相关性能。
由于Ti3SiC2颗粒与铜的浸润性不好，很难与铜基体形成牢固的 界面结合，导致其优异的性能得不到充分发挥。因此采取以下工艺， 以保证其优异性能的充分发挥。
本发明一种Cu/Ti3SiC2电接触材料其制备工艺如下(1) 将Ti3SiC2粉末与纯铜粉或铜合金粉在保护气氛下，在高
能球磨机上球磨6 12h，得到混合粉末；
(2) 将所获得的混合粉末放入石墨模具通过热压的方法制成直 径50mm的块状样品，称之为胚料。具体热压制度为保护气氛下， 热压温度850 950°C ，保温时间30 60min,热压压强为40 200MPa;
(3) 热压后的胚料在700 90(TC下热挤压成型，称之为挤压型
材；
(4) 挤压型材在真空或者保护气氛下进行时效处理，处理温度 500 800°C，处理时间1 5小时；
(5) 将经过时效处理的型材轧制或拉拔加工后，按产品尺寸进 行机械加工。
实施例1
组成配比，重量百分比 Ti3SiC2粉(平均粒度5um): 0.8%;
":、
电阻率1. 98u Q cm; 密度8. 60/cm3; 硬度HB 500 650MPa。 实施例2
组成配比，重量百分比
Ti3SiC2粉(平均粒度5um): 1.0%;
金刚石粉(平均粒度lPm): 0.6%
铜余量。
性能
电阻率2. 15u Q cm; 密度8. 65/cm3; 硬度HB 500 650MPa。 实施例3
组成配比，重量百分比
Ti3SiC2(平均粒度6um): 1.2%;
银0. 18%; 铜余量。 性能
电阻率2. 05u Q cm; 密度8. 55/cm3; 硬度HB 600 750MPa。 实施例4
组成配比，重量百分比
Ti3SiC2粉(平均粒度7 u m):
镧1.84%;
铜余量。 性能
电阻率3. 15p q cm;
密度8. 52 /cm:';
硬度HB 750 900MPa。 实施例5
组成配比，重量百分比 Ti3SiC2粉(平均粒度8um): 镧0. 14%; 锆0.025%; 铝0. 12%;
":、
电阻率2. lOy Q cm; 密度8. 58/cm3; 硬度HB 750 1000 MPa。 实施例6
组成配比，重量百分比
Ti3SiC2粉(平均粒度9 u m):
氧化锡8.0%; 铜余量。 性能
电阻率2. 55ii Q cm; 密度8. 48/cm3; 硬度HB 750 100(MPa。 实施例7
组成配比，重量百分比
20.0%;
1.0%;
2.0%;
Ti3SiC2粉(平均粒度lOym): 0.18%;
铌1.56%;
":、
电阻率2. 20u Q cm; 密度8.6 / cm3; 硬度HB 650 800MPa。 实施例8
以实施例l为例，其制备工艺为
(1) 将0.8kgTi3SiC2粉末与99.2kg纯铜粉在保护气氛下，在 高能球磨机上球磨12h，得到混合粉末；
(2) 将所获得的混合粉末放入石墨模具通过热压的方法制成直 径50mm的块状样品，称之为胚料。具体热压制度为在保护气氛下， 热压温度90(TC，保温时间60min，热压压强为40MPa;
(3) 热压后的胚料在85(TC下热挤压成型，称之为挤压型材；
(4) 挤压型材在真空条件下进行时效处理，处理温度800°C， 处理时间2小时；
(5) 将经过时效处理的型材轧制成板材，按产品尺寸进行机械加工。
权利要求
1.一种Cu/Ti3SiC2电接触材料是由纯铜粉或铜合金粉与重量百分比为0.01～80.0％的Ti3SiC2粉末，通过粉末冶金工艺方法制备的。
2. 根据权利要求1所述的一种Cu/Ti3SiC2电接触材料，其特征 在于所述的Ti3SiC2粉末纯度大于93%、颗粒尺寸0.01 50um。
3. 根据权利要求1所述的一种Cu/Ti3SiC2电接触材料，其特征 在于所述的纯铜粉粒度为一200目。
4. 根据权利要求1所述的一种Cu/Ti3SiC2电接触材料，其特征 在于所述的铜合金粉含有重量百分比为0.01 50%的金刚石、石 墨、银、镧、铈、镝、钐、钇、镱、锆、铝、铬、铌、锡、锌、鸨、 钒、氧化锡、氧化镉、氧化铟中的一种或其中几种的混合，粒度为 —200目。
5. —种Cu/Ti3SiC2电接触材料，其制备工艺如下(1) 将Ti3SiC2粉末与纯铜粉或铜合金粉在保护气氛下，在高 能球磨机上球磨6 12h，得到混合粉末；(2) 将所获得的混合粉末放入石墨模具通过热压的方法制成直 径50mra的块状样品，称之为胚料；具体热压制度为保护气氛下， 热压温度850 950°C ，保温时间30 60min，热压压强为40 200MPa;(3) 热压后的胚料在700 90(TC下热挤压成型，称之为挤压型材；(4) 挤压型材在真空或者保护气氛下进行时效处理，处理温度 500 800°C，处理时间1 5小时；(5) 将经过时效处理的型材轧制或拉拔加工后，按产品尺寸进 行机械加工。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种高强度、高导电、高导热、耐氧化、抗熔焊、耐电弧烧损和电寿命长的并且具有自润滑能力的Cu/Ti₃SiC₂电接触材料及其制备工艺。Cu/Ti₃SiC₂电接触材料是由纯铜粉或铜合金粉与重量百分比为0.01～80.0％的Ti₃SiC₂粉末，通过粉末冶金工艺方法制备的。本发明一种Cu/Ti₃SiC₂电接触材料，兼具金属和陶瓷的优良性能，不但强度高，而且具备良好的导电性、导热性，抗熔焊、耐电弧烧蚀、耐腐蚀、抗热震、抗氧化尤其高温抗氧化性等优良特性。特别是该材料的超低磨擦系数和自润滑性，是电接触材料不可或缺的特性之一。可广泛应用于电接触材料，如高低压电器用触头材料、电刷、受电弓滑板等。
文档编号B22F3/14GK101345143SQ200810136998
公开日2009年1月14日 申请日期2008年8月25日 优先权日2008年8月25日
发明者严久江, 何肖冰, 倪树春, 刘新志, 王英杰 申请人:倪树春;王英杰;刘新志;严久江;何肖冰