一种耐腐蚀复合触头的制作方法

1.本实用新型属于高压电器领域，特别涉及一种耐腐蚀复合触头。


背景技术：

2.受到设备质量、运行环境的影响，隔离开关在运行过程中频繁出现触头发热现象，加速接触部位的氧化和侵蚀，甚至导致触头烧毁，严重威胁到电力设备安全和电网的稳定运行。触头材料的氧化腐蚀是造成触头接触不良和异常发热的重要因素。常见的触头材料为纯铜，易发生表面氧化、锈蚀等问题，常常宏观表现为表面生成碱式碳酸铜，俗称“铜绿”。碱式碳酸铜在空气中受热易分解，最终以cu2o或cuo两种氧化物形式存在，其氧化物组织疏松多孔，不具有自保护性，抗氧化能力较弱，铜基体会继续发生氧化在铜触头表面形成较厚的氧化层，从而显著增加接触电阻。
3.目前主要通过改变纯铜触头结构和增加表面防护手段进行触头的防护，最常用的是增加弹簧结构增加动触头和静触头之间的压紧力，通过表面镀银进行抗氧化腐蚀防护。但是增加弹簧结构会造成一定程度的分流，触头表面进行镀银处理存在镀银层过早机械磨损、腐蚀剥落和加工过程造成环境污染等问题。为了改善镀银层不耐磨和电镀的污染问题，现有技术通过将铜触头和银触点焊接到一起来提高银触点的使用寿命，但是存在焊接工艺复杂和触点与铜材间结合能力差的问题。
4.提高触头耐腐蚀性能，实现制备过程绿色化和保障触头间压紧力是触头质量提升和缓解触头发热问题的关键问题。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本实用新型提出一种耐腐蚀复合触头，该耐腐蚀复合触头具有优异的导电性能和耐腐蚀性能，厚度远高于镀银层，能够提高动、静触头触点区域的耐腐蚀性能和磨损失效时间，提高触头的使用寿命。同时可以改善触头之间的压紧力，能够替换带有弹簧结构的触头，改善分流问题。
6.本实用新型解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的，依据本实用新型提出的一种耐腐蚀复合触头，包括动触头和静触头，所述动触头和静触头均由银触点和铜铬合金基材组成；所述动触头的铜铬合金基材包括上下两片铜铬合金结构件，该两片铜铬合金结构件之间通过焊接或螺钉装配固定在一起；所述静触头的铜铬合金基材包括上下两组铜铬合金接触件，每组铜铬合金接触件包括多个并列设置铜铬合金片；
7.定义动触头和静触头上的银触点分别为银触点ⅰ和银触点ⅱ，银触点ⅰ镶嵌在动触头的接触部位，银触点ⅱ镶嵌在静触头的接触部位；银触点ⅰ和银触点ⅱ均为顶部窄底部宽的形状，较宽的底部镶嵌在铜铬合金基材中，较窄的顶部露出铜铬合金基材作为接触部位。
8.进一步地，所述静触头的上下两组铜铬合金接触件之间设置有陶瓷块，通过螺钉将上下两组铜铬合金接触件装配固定在一起形成静触头。
9.进一步地，所述银触点ⅰ和银触点ⅱ的横截面为梯形或t型。
10.进一步地，所述银触点包括顶部、底部和侧部，底部位于铜铬合金基材内，顶部裸露在铜铬合金基材外，底部的宽度大于顶部的宽度。
11.进一步地，顶部与侧部之间还设有圆弧过渡部分。
12.进一步地，所述银触点ⅰ和银触点ⅱ的横截面形状相同或者不相同。
13.进一步地，所述银触点顶部到底部的厚度为1-3mm。
14.与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
15.本实用新型保证了触头整体的高导电性能和力学性能，所制备的银触点具有优异的导电性能和耐腐蚀性能，且厚度远高于镀银层，能够提高动、静触头触点区域的耐腐蚀性能和磨损失效时间，从而缓解触头发热问题，提高触头的使用寿命。同时可以改善触头之间的压紧力，能够替换带有弹簧结构的触头，改善分流问题。
附图说明
16.图1是本实用新型一种实施例的结构示意图。
17.图2是图1的主视图。
18.图3是图1中银触点ⅰ和银触点ⅱ的示意图，其中，银触点ⅰ为梯形，银触点ⅱ为梯形。
19.图4是图2的a-a向剖视图。
20.图5是本实用新型另一种实施例的结构示意图。
21.图6是图5的主视图。
22.图7是图5中银触点ⅰ和银触点ⅱ的示意图，其中，银触点ⅰ为“t”型，银触点ⅱ为梯形。
23.图8是银触点为梯形的三种示例，其中，(a)表示银触点的顶面和底面均为弧形；(b)表示银触点的顶面和底面均为水平面；(c)表示银触点的顶面和底面均为水平面，且水平顶面与固定部之间设置有圆弧过渡部分。
24.其中，1-铜铬合金结构件，2-铜铬合金片，3-陶瓷块，4-银触点ⅰ，5-银触点ⅱ，6-弧形顶面，7-弧形底面，8-固定部，9-水平顶面，10-水平底面，11-圆弧过渡部分，12-螺钉。
具体实施方式
25.为了更好地理解本实用新型的内容，下面将结合实施例和附图来进一步阐述本实用新型。本实施例以本实用新型的技术为基础实施，给出了详细的实施方式和操作步骤，但本实用新型的保护范围不限于下述实施例。
26.本发明涉及一种耐腐蚀复合触头的制备方法，如图1所示，所述的耐腐蚀复合触头包括动触头和静触头，动触头和静触头均由包含接触区域的银触点和铜铬合金基材组成。所述动触头的铜铬合金基材包括上下两片铜铬合金结构件1，该两片铜铬合金结构件之间通过焊接或螺钉装配固定在一起。所述静触头的铜铬合金基材包括上下两组铜铬合金接触件，每组铜铬合金接触件包括多个并列设置的铜铬合金片2，上下两组铜铬合金接触件之间设置有一个整体的陶瓷块3，通过螺钉12等零件将上下两组铜铬合金接触件装配固定在一起形成静触头。
27.定义动触头和静触头上的银触点分别为银触点ⅰ4和银触点ⅱ5，该银触点ⅰ和银触
点ⅱ是分别位于动触头和静触头相互接触的部位。优选地，银触点ⅰ镶嵌在动触头的接触部位，银触点ⅱ镶嵌在静触头的接触部位。
28.更优选地，为了使银触点ⅰ和银触点ⅱ牢固地镶嵌在动触头和静触头上，银触点ⅰ和银触点ⅱ(下面统称银触点)为顶部窄底部宽的形状，包括顶部、底部和侧部，底部的宽度大于顶部的宽度，侧部及较宽的底部镶嵌在铜铬合金中，通过铜铬合金基材对银触点的侧部及较宽的底部进行固定，较窄的顶部裸露在铜铬合金基材外作为接触部位。
29.较佳地，银触点的横截面可以是梯形或t型，图1-图3中的银触点ⅰ4和银触点ⅱ5、图5-图7中的银触点ⅱ5以及图8所示三种示例均为梯形的银触点。图5-图7中的银触点ⅰ4为t型的银触点。
30.银触点的顶部和底部可以是弧形的也可以是平面的。
31.具体地，一种梯形的银触点实施例如图1-图3的银触点ⅰ4以及图8(a)所示，银触点包括裸露在铜铬合金基材外用于形成接触的弧形顶部6、镶嵌在铜铬合金基材内的弧形底部7和侧部8，弧形底部的宽度大于弧形顶部的宽度使银触点形成顶部窄底部宽的形状，便于牢固地镶嵌在铜铬合金基材内。
32.另一种实施例如图8(b)所示，银触点包括裸露在铜铬合金基材外用于形成接触的水平顶部9、镶嵌在铜铬合金基材内的水平底部10和侧部8，水平底部的宽度大于水平顶部的宽度使银触点形成顶部窄底部宽的形状，便于牢固地镶嵌在铜铬合金基材内。
33.在另一种实施例中，如图1-图7的银触点ⅱ5以及图8(c)所示，银触点包括裸露在铜铬合金基材外用于形成接触的水平顶部9、镶嵌在铜铬合金基材内的水平底部10和侧部8，银触点的水平顶部9与侧部8之间还设有圆弧过渡部分11。
34.银触点ⅰ与银触点ⅱ的横截面形状可以相同，也可以不同，只要能将银触点尺寸大的一端埋在铜铬合金里，起到固定作用即可。
35.较佳地，银触点顶部到底部的厚度为1-3mm。如图8所示。
36.较佳地，动触头和静触头均通过铜铬合金粉及银触点烧结而成，优选地，铜铬合金粉中铬元素的质量百分比为0.1-1％，锆元素的质量百分比为0-0.05％，其余为铜元素，银触点为纯银材质。
37.上述耐腐蚀复合触头是按照以下方法制备的：
38.步骤一、通过模具铸造或者挤压成型的方法制备梯形或者t型的银触点，银触点厚大端(即银触点较宽的底部)用于镶嵌在铜铬合金基材内部，起到固定作用，银触点较窄的顶部尺寸小，为动、静触头闭合状态下的接触区域。
39.步骤二、将银触点固定在触头烧结模具的触点位置上，在模具中加入铜铬合金粉末，预压成型得到预压件；所述的触头烧结模具为钢模或石墨模。
40.优选地，所述的铜铬合金粉中铬元素的质量百分比为0.1-1％，锆元素的质量百分比为0-0.05％，其余为铜元素。
41.步骤三、将装有预压件的模具放入粉末冶金烧结炉中，对预制件加压，在750-950℃下烧结20-50min，得到触头毛坯。优选的，烧结过程中对预制件施加的压力为20-50mpa。
42.步骤四、将触头毛坯的银触点进行机加工和打磨抛光后，得到粉末冶金法制备的耐腐蚀复合触头。
43.具体地，步骤二所述的触头烧结模具为钢模或石墨模，且所述的触头烧结模具包
括动触头烧结模具和静触头烧结模具，最终步骤四所制备的耐腐蚀复合触头包括动触头和静触头。步骤一制备的银触点包括银触点ⅰ和银触点ⅱ，步骤二是将银触点ⅰ固定在动触头烧结模具的触点位置上，以及，将银触点ⅱ固定在静触头烧结模具的触点位置上。然后在动触头烧结模具和静触头烧结模具中各自加入铜铬合金粉末，预压成型分别得到动触头预压件和静触头预压件；
44.步骤三是分别将装有动触头预压件的模具和装有静触头预压件的模具放入粉末冶金烧结炉中，对预制件进行加压，压力的范围为20-50mpa，在750-950℃下烧结20-50min，分别得到动触头毛坯和静触头毛坯。
45.步骤四是将动触头毛坯的银触点ⅰ和静触头毛坯的银触点ⅱ进行机加工和打磨抛光后，得到粉末冶金法制备的耐腐蚀复合触头。
46.实施例1
47.动触头上的银触点ⅰ和静触头上的银触点ⅱ为图1-图3所示的形状，即银触点ⅰ的顶部和底部均为弧形；银触点ⅱ的顶部和底部均为水平面，且顶部与侧部之间还设置有圆弧过渡部分。银触点ⅰ顶部到底部的厚度为1mm，银触点ⅱ顶部到底部的厚度为3mm；
48.铜铬合金基材中铬元素的质量百分比为0.1％，锆元素的质量百分比为0.04％，其余为铜元素。
49.实施例2
50.动触头上的银触点ⅰ和静触头上的银触点ⅱ为图1-图3所示的形状，即银触点ⅰ的顶部和底部均为弧形；银触点ⅱ的顶部和底部均为水平面，且顶部与侧部之间还设置有圆弧过渡部分。银触点ⅰ和银触点ⅱ顶部到底部的厚度均为2mm。
51.铜铬合金基材中铬元素的质量百分比为0.5％，锆元素的质量百分比为0.03％，其余为铜元素。
52.实施例3
53.动触头上的银触点ⅰ和静触头上的银触点ⅱ为图5-图7所示的形状，即银触点ⅰ为t型，银触点ⅱ为梯形，且银触点ⅱ的顶部和底部均为水平面，顶部与侧部之间还设置有圆弧过渡部分。银触点ⅰ和银触点ⅱ顶部到底部的厚度均为3mm。
54.铜铬合金基材中铬元素的质量百分比为1％，锆元素的质量百分比为0.05％，其余为铜元素。
55.实施例4
56.动触头上的银触点ⅰ和静触头上的银触点ⅱ均为图5-图7所示银触点ⅰ的t型。银触点ⅰ和银触点ⅱ顶部到底部的厚度均为2mm。
57.铜铬合金基材中铬元素的质量百分比为0.8％，锆元素的质量百分比为0.02％，其余为铜元素。
58.实施例5
59.动触头上的银触点ⅰ为图1-图3所示银触点ⅰ的梯形，静触头上的银触点ⅱ为图5-图7所示银触点ⅰ的t型。银触点ⅰ顶部到底部的厚度为2mm，银触点ⅱ顶部到底部的厚度为3mm。
60.铜铬合金基材中铬元素的质量百分比为0.8％，其余为铜元素。
61.实施例6
62.动触头上的银触点ⅰ和静触头上的银触点ⅱ为图5-图7所示的形状，即银触点ⅰ为t型，银触点ⅱ为梯形，且银触点ⅱ的顶部和底部均为水平面，顶部与侧部之间还设置有圆弧过渡部分。银触点ⅰ和银触点ⅱ顶部到底部的厚度均为2mm。
63.铜铬合金基材中铬元素的质量百分比为0.6％，锆元素的质量百分比为0.04％，其余为铜元素。
64.以上所述仅是本实用新型的实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本实用新型还可以根据以上结构和功能具有其它形式的实施例，不再一一列举。因此，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。