CN101488406B - 采用真空熔铸法制备CuCr25ZrTe触头材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的采用真空熔铸法制备CuCr25ZrTe电触头，属于金属材料制备技术领域。按重量百分比其组成为：25％的Cr，Te的含量为0.01％—0.3％，Zr的含量为0.03％—0.3％，其余为Cu。通过以下方法制备得到：将Cu块、Cr块、Zr块按比例配好，装入熔炼炉膛，在真空下进行熔炼。熔化后加入元素Te，保温一段时间后进行浇铸，冷却后即制得CuCr25ZrTe电触头材料。本发明的优点在于：将Zr加入CuCr合金中降低了合金的气体含量，提高了合金的耐磨性；将Te加入CuCr合金中降低了合金的抗拉强度，提高了合金的抗熔焊性能。本发明的制备方法，工艺简单、成本低，制得的CuCr25ZrTe复合材料与CuCr25复合材料相比具有更优越的性能。
Description
技术领域
本发明属于金属材料制备技术领域，具体涉及真空熔铸法制备CuCr25ZrTe电触头的方法。
背景技术
由于维持真空电弧的金属蒸气由触头材料提供，因而触头材料的特性直接决定了电弧中的的金属蒸气行为，亦即触头材料是决定真空灭弧室性能的重要因素之一。随着我国电力事业的飞速发展，人们对中压配电系统应用的新一代真空开关也提出了更高的可靠性要求。真空电弧作为燃烧在电极材料金属蒸气中的低气压电弧，触头材料对电弧性质及真空开关的运行行为有决定性的影响，是决定真空开关运行可靠性的关键因素。
CuCr合金触头材料具有耐电压高、分断容量大、耐烧蚀性能好、吸气能力很强及寿命长等中和优点，被广泛应用于国内真空开关中。但CuCr合金触头的可抗熔焊与截流值不太理想。
CuCr合金中气体含量超标会严重影响触头材料的使用性能。通过加入金属Zr可以在Cu液中夺取Cr2O3中的O，从而降低CuCr合金中气体含量，延长CuCr合金的使用寿命。触头材料的抗熔焊性能与材料的抗拉强度有直接的关系，可通过加入低熔点金属或其它脆性相以降低材料的抗拉强度。在CuCr材料中加入微量的Te，可在Cu与Cr的颗粒界面形成脆性相，使抗拉强度降低，从而提高CuCr合金抗熔焊性能。CuCr25ZrTe电触头的研制，使CuCr合金的性能得到了提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用真空熔铸法制备CuCr25ZrTe触头材料的方法。不仅降低了CuCr合金中气体含量，而且提高了触头材料的各项电性能指标。
本发明所提出的采用真空熔铸法制备CuCr25ZrTe触头材料的方法，其特征在于：它包括以下步骤：
a.将Cu块、Cr块、Zr块按比例配好，装入熔炼炉膛，开启机械泵，待炉内真空压力(P≤-0.08Pa)时，开启罗茨泵，待真空度抽到(P≤0.5Pa)时，打开扩散泵，抽高真空；
b.当真空度抽到(P≤8×10-2Pa)时，才能加热升温。使Cu块、Cr块、Zr块熔化，在800-1500℃熔炼0-60min，然后将Te元素投入到合金溶液中，保温5-10min；
c.烫埚口，提高埚口温度，使浇铸能够顺利进行，然后降功率至40KW±5KW，保持0.5min左右开始浇铸。
按以上工艺生产的CuCr25ZrTe电触头材料，气体含量低、耐电压强度、抗熔焊性能得到了显著提高。
附图说明
附图1是本发明制备方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施案例对本发明进行详细说明。
本发明的复合材料通过附图1所示的步骤来实现，包括以下步骤：
a.将Cu块、Cr块、Zr块按比例配好，装入熔炼炉膛，开启机械泵，待炉内真空压力(P≤-0.08Pa)时，开启罗茨泵，待真空度抽到(P≤0.5Pa)时，打开扩散泵，抽高真空；
b.当真空度抽到(P≤8×10-2Pa)时，才能加热升温。在800℃-1500℃熔炼30-60min，使Cu块、Cr块、Zr块熔化，然后将Te元素投入到合金溶液中，保温5-10min；
c.烫埚口，提高埚口温度，使浇铸能够顺利进行，然后降功率至40KW±5KW，保持0.5min左右开始浇铸。
实施例1
按比例称取Cr块1.75kg、Cu块5.25Kg、Zr块0.0021Kg放入真空炉中，在P≤8×10-2Pa的真空度下以80℃/min的速度进行加热，当温度上升到1200℃保温60min，将0.0007Kg的Te投入到合金溶液中，保温10min；快速浇铸。冷却后即制得CuCr25ZrTe电触头材料。
实施例2
按比例称取Cr块2.5kg、Cu块7.4Kg、Zr块0.03Kg放入真空炉中，在P≤8×10-2Pa的真空度下以80℃/min的速度进行加热，当温度上升到1300℃保温40min，将0.03Kg的Te投入到合金溶液中，保温7min；快速浇铸。冷却后即制得CuCr25ZrTe电触头材料。
实施例3
按比例称取Cr块1.25kg、Cu块3.75Kg、Zr块0.0015Kg放入真空炉中，在P≤8×10-2Pa的真空度下以80℃/min的速度进行加热，当温度上升到1500℃保温30min，将0.0005Kg的Te投入到合金溶液中，保温5min；快速浇铸。冷却后即制得CuCr25ZrTe电触头材料。
本发明所制备的复合材料具有优良的综合性能。所制备的CuCr25ZrTe复合材料与CuCr复合材料的性能对比见表1所示。
表1本发明CuCr25ZrTe与CuCr25复合材料的性能对比
| 材料名称 | 硬度，HB | 电导率，％IACS | 密度，g/cm3 | 耐电压击穿强度(30次平均值)，V/m |
| CuCr25 | 87.7 | 32.3 | 8.39 | 1.44*108 |
| CuCr25ZrTe | 89.2 | 32.5 | 8.36 | 1.68*108 |
Claims (3)
1.一种采用熔铸法制备CuCr25ZrTe电触头的方法，其特征在于，该方法按以下步骤进行：
a.将Cu块、Cr块、Zr块按比例配好，装入熔炼炉膛，开启机械泵，待炉内真空压力P≤-0.08Pa时，开启罗茨泵，待真空度抽到P≤0.5Pa时，打开扩散泵，抽高真空；
b.当真空度抽到P≤8×10-2Pa时，才能升温加热；在800-1500℃熔炼0-60min，使Cu块、Cr块、Zr块熔化，然后将Te元素投入到合金溶液中，保温5-10min；
c.烫埚口，提高埚口温度，使浇铸能够顺利进行，然后降功率至40KW±5KW，保持0.5min左右开始浇铸。
2.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，Cr的含量为25％，Te的含量为0.01％-0.3％，Zr的含量为0.03％-0.3％。
3.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，熔铸工艺是在真空条件下进行。
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