一种高电压长寿命CuCr45~50/Cu复合触头材料制备方法与流程

本发明涉及高压电触头，具体是涉及一种高电压长寿命cucr45～50/cu复合触头材料制备方法。

背景技术：

1、随着全球变暖，电力系统72.5kv～252kv sf6气体开关面临被真空开关替代的趋势。随着电压等级的升高，开关对其各零组件的性能也要求越来越高，触头材料作为开关的核心部件，不仅需要更高的耐电压强度、耐电弧烧蚀和开断性能等，另外还需要承受更大的开合机构力。

2、现有的触头材料在承受较大开合机构力的时候容易发生变形，虽然在触头上焊接触头座或触头杯可以缓释一部分机构力，但触头和触头座、触头杯之间的连接是靠钎焊工艺焊接在一起，温度稍微一高，焊接接头就容易出现裂纹等缺陷，导致机构力无法有效从触头传输给触头座和触头杯。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种高电压长寿命cucr45～50/cu复合触头材料制备方法。

2、本发明的技术方案是：一种高电压长寿命cucr45～50/cu复合触头材料制备方法，包括以下步骤：

3、s1、原材料准备

4、准备外径相同的cucr触头与铜棒，选取cucr触头的一个端面作为第一焊接面，cucr触头的另一个端面作为第一模压面，选取铜棒的一个端面作为第二焊接面，铜棒的另一个端面作为第二模压面，并对第一焊接面与第二焊接面进行整平加工，得到加工后的cucr触头与铜棒；

5、s2、装配

6、对加工后的cucr触头与铜棒进行抛光、清洗，随后将第一焊接面与第二焊接面对接，并将加工后的cucr触头与铜棒装配至两个模具之间，得到装配后的cucr触头与铜棒；

7、s3、真空扩散焊接

8、将装配后的cucr触头与铜棒放入真空扩散焊接炉中，先对真空扩散焊接炉抽真空，直至真空度达1×10-3pa，随后对装配后的cucr触头与铜棒进行加热加压，使装配后的cucr触头与铜棒在800～950℃，40～55mpa下，保温保压2～5h，保温保压完成后，得到焊接件；

9、s4、出炉

10、使焊接件随炉冷却，直至真空扩散焊接炉内温度降至50℃时，进行泄压，得到cucr/cu复合触头。

11、说明：本发明采用扩散焊接方法将铜铬触头和纯铜基体焊接在一起，解决了普通真空钎焊技术对焊料的依赖，避免了焊接过程由于能量不均引起的材料变形问题，且扩散过程均匀，可以实现较大尺寸规格触头与纯铜的焊接，焊接界面均匀一致，高温下接头强度可以达到基体纯铜强度，机构力可以有效从触头表面传递给基体，适用于高电压等级的真空开关。

12、进一步地，所述cucr触头由铜粉与铬粉通过熔渗、电弧熔炼或混粉烧结等任意一种工艺制成，且铬粉比例占铜粉与铬粉总重量的45～50％。

13、说明：采用上述工艺制备的触头耐电弧烧蚀性能优异，可承受较大的电压，且触头与纯铜基体的焊接性能较好。

14、进一步地，步骤s1中，所述第一焊接面与第二焊接面整平加工后粗糙度达到ra1.6～3.2，平面度0.05～0.15。

15、说明：限定第一焊接面与第二焊接面的表面粗糙度可保证焊接效果，避免焊缝出现气孔，裂纹等缺陷。

16、进一步地，步骤s2中，所述清洗方式为采用酒精进行擦洗。

17、说明：选择酒精擦洗可有效去除第一焊接面与第二焊接面上的油污，避免焊缝出现杂质，影戏焊接效果。

18、进一步地，步骤s2中，所述抛光方式为：先使用1000目砂纸进行打磨，打磨后再使用抛光剂进行抛光。

19、说明：通过抛光可去除第一焊接面与第二焊接面上的毛刺，以减少焊接缺陷，提高焊接强度。

20、进一步地，步骤s2中，所述装配时，对第一模压面与第二模压面喷涂硬脂酸锌脱模剂。

21、说明：喷涂脱模剂可易于脱模，避免模具与cucr触头和铜棒粘连在一起。

22、进一步地，所述硬脂酸锌脱模剂由硬脂酸锌与无水乙醇按1：10的重量比配合而成。

23、说明：上述成分的脱模剂润滑性能较好，且耐热性好，可有效避免模具粘连，保证模具可多次重复使用。

24、进一步地，步骤s3中，所述加热加压方式为：以6～8℃/min的升温速率，0.3～0.5mpa/min的升压速率进行升温升压。

25、说明：通过升温与升压同时进行，使cucr触头与铜棒处于热塑性状态，有助于cucr触头与铜棒的接触扩散。

26、进一步地，步骤s3中，所述加热加压的方式为：

27、s3-1、对两个所述模具分别连接正负电极，随后以12～14℃/min的升温速率，0.7～1.0mpa/min的升压速率进行升温升压，并对装配后的cucr触头与铜棒通入5～10v，1000～3000a的电流；

28、s3-2、温度每升高180～220℃，就进行一次保温保压，单次保温保压时间为3～6min，且每次保温保压过程中，电流均以200～300a/min的速率提高；

29、s3-3、每次保温保压完成后，电流保持不变，升温速率相比前一次降低1～2℃/min，升压速率相比前一次降低0.05～0.15mpa/min。

30、说明：上述加热加压方式通过快速升温升压，再逐渐降低升温升压速率的方式减少了达到目标温度与压力所需的时间，提高了生产效率，同时进行间歇性的保温保压，使焊缝内的气体充分逸出，并在保温保压过程中快速提高电流，以促进原子的快速扩散，通过温度、压力与电场的共同作用，缩短了焊接时间，抑制了晶粒长大，避免cucr触头性能恶化，并进一步提高了焊接界面强度。

31、本发明的有益效果是：

32、(1)本发明采用扩散焊接方法将铜铬触头和纯铜基体焊接在一起，解决了普通真空钎焊技术对焊料的依赖，避免了焊接过程由于能量不均引起的材料变形问题，且扩散过程均匀，可以实现较大尺寸规格触头与纯铜的焊接，焊接界面均匀一致，高温下接头强度可以达到基体纯铜强度，机构力可以有效从触头表面传递给基体，适用于高电压等级的真空开关。

33、(2)本发明通过先快速升温升压，再逐渐降低升温升压速率的方式减少了达到目标温度与压力所需的时间，提高了生产效率，同时进行间歇性的保温保压，使焊缝内的气体充分逸出，并在保温保压过程中快速提高电流，以促进原子的快速扩散，通过温度、压力与电场的共同作用，缩短了焊接时间，抑制了晶粒长大，避免cucr触头性能恶化，并进一步提高了焊接界面强度。

技术特征：

1.一种高电压长寿命cucr45～50/cu复合触头材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所示的一种高电压长寿命cucr45～50/cu复合触头材料制备方法，其特征在于，所述cucr触头由铜粉与铬粉通过熔渗、电弧熔炼或混粉烧结等任意一种工艺制成，且铬粉比例占铜粉与铬粉总重量的45～50％。

3.根据权利要求1所示的一种高电压长寿命cucr45～50/cu复合触头材料制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述第一焊接面与第二焊接面整平加工后粗糙度达到ra1.6～3.2，平面度0.05～0.15。

4.根据权利要求1所示的一种高电压长寿命cucr45～50/cu复合触头材料制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述清洗方式为采用酒精进行擦洗。

5.根据权利要求1所示的一种高电压长寿命cucr45～50/cu复合触头材料制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述抛光方式为：先使用1000目砂纸进行打磨，打磨后再使用抛光剂进行抛光。

6.根据权利要求1所示的一种高电压长寿命cucr45～50/cu复合触头材料制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述装配时，对第一模压面与第二模压面喷涂硬脂酸锌脱模剂。

7.根据权利要求5所示的一种高电压长寿命cucr45～50/cu复合触头材料制备方法，其特征在于，所述硬脂酸锌脱模剂由硬脂酸锌与无水乙醇按1：10的重量比配合而成。

8.根据权利要求1所示的一种高电压长寿命cucr45～50/cu复合触头材料制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述加热加压方式为：以6～8℃/min的升温速率，0.3～0.5mpa/min的升压速率进行升温升压。

9.根据权利要求1所示的一种高电压长寿命cucr45～50/cu复合触头材料制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述加热加压的方式为：

技术总结
本发明公开了一种高电压长寿命CuCr<subgt;45～50</subgt;/Cu复合触头材料制备方法，属于高压电触头技术领域，包括以下步骤：S1、原材料准备：准备外径相同的CuCr触头与铜棒；S2、装配：将CuCr触头与铜棒装配至两个模具之间；S3、真空扩散焊接：将装配后的CuCr触头与铜棒放入真空扩散焊接炉中，使装配后的CuCr触头与铜棒在800～950℃，40～55MPa下，保温保压2～5h；S4、出炉：至真空扩散焊接炉内温度降至40～60℃时，进行泄压，得到CuCr/Cu复合触头。本发明采用扩散焊接方法将铜铬触头和纯铜基体焊接在一起，可以实现较大尺寸规格触头与纯铜的焊接，且焊接界面均匀一致。

技术研发人员：杨晓青,王文斌,李鹏,师晓云,姚培建,张石松
受保护的技术使用者：陕西斯瑞新材料股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/5