一种高性能低压断路器用节银银碳化钨石墨电触头材料

摘要

本发明公开了一种高性能低压断路器用节银银碳化钨石墨电触头材料，包括以下组分，以质量百分比计：碳化钨9-16wt%，碳化钒2-9wt%，石墨1-4wt%，添加元素为以下元素中的一种或几种：0-0.4wt%Ni-P，0.1-0.9wt%Si，0.3-1wt%Co，0.1-0.3wt%Ni，其中Ni-P中Ni含量为76-85wt%，余为银。本申请的电触头具有较好的抗电弧烧损能力，表现为较高的电寿命，同时制造成本低，做到了成分和性能优化配合。

说明书

技术领域

本发明属于电触头材料技术领域，具体是指一种高性能低压断路器用节银银碳化钨石墨电触头材料。

背景技术

电触头是电器开关、仪器仪表等的接触元件，主要承担接通、分断电路及负载电流的作用。作为制备电触头的材料，银基电触头材料是其中用量最大和应用最广的一类。电器上的银基电触头材料不仅用量大，而且在使用过程中由于损蚀而逐渐消耗殆尽，不能回收，报废电器上所剩余的白银或银基电触头，由于分散也难以回收。然而银的资源少，全世界生产的银约25%用于电子和电工，且基本上消耗于制造触头。因此，减少每一台电器产品的触头用银量，同时提高银基触头的性能是一项很有价值的工作。

传统的银碳化钨石墨电触头常与AgW50配对应用于塑壳断路器的配套触头，量大面广；由于银碳化钨石墨电触头材料中添加了石墨，在电弧作用下石墨成还原气氛，防止WC氧化，降低接触电阻，减少飞溅，具有良好的抗熔焊性、接触电阻低而稳定等特点。由于银碳化钨石墨电触头银含量较高（理论银含量为85%），随着银价不断上涨，使的银碳化钨石墨电触头的价格变得昂贵，无形中提高了低压电器的制造成本。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，本申请基于成分（元素）和性能更加优化配合，而提供一种抗电弧烧损性强，电寿命长，成本更低的高性能低压断路器用节银银碳化钨石墨电触头材料。

    为实现上述目的，本发明的技术方案是碳化钨9-16wt%，碳化钒2-9wt%，石墨1-4wt%，添加元素为以下元素中的一种或几种：0-0.4wt%Ni-P，0.1-0.9wt%Si，0.3-1wt%Co，0.1-0.3wt%Ni，其中Ni-P中Ni含量为76-85wt%，余为银。

进一步设置是所述的碳化钒的颗粒粒径为0.5-4μm。

本申请实现上述发明目的的设计思路和作用机理是：由于WC和石墨与银的润湿性较差，银碳化钨石墨电触头组织结合方式属于机械噬合型，基体结合强度较低，抗电弧烧损性较差；碳化矾是一种抗电弧烧损性较好的组元，且与银的润湿性较佳，因此，加入特定量的碳化矾提高了银碳化钨石墨电触头的结合强度和抗电弧烧损性，同时也不会影响材料的其他性能。此外，加入了添加物Ni-P合金的AgWCC触点存在瞬时液相烧结过程：低熔点共晶相Ni-P合金粉末在烧结过程中，熔化的液相Ni-P合金在毛细作用下在粉末颗粒间扩散迁移，促进颗粒重排；并作为元素扩散的通道，有利的提高了基体银元素间的扩散，从而达到增加基体材料致密度，增强基体材料结合强度的目的。由于本发明是在保证触头的原有性能前提下，采用碳化矾取代部分银，不但降低了成本，而且进一步提高了触头材料的电性能；同时加入的添加元素可改善碳化钨与银基体的润湿性，降低电阻，增大强度，参见实施例的实验数据。本发明在传统的银碳化钨石墨电触头材料基础上，采用碳化矾取代部分银，同时加入改善润湿性的添加元素，不但提高了基体结合强度，增强了抗电弧烧损性能，触头材料的力学性能和电性能同时得到提升；同时降低了材料成本，提升了该类型触点的市场竞争性。

下面具体实施方式对本发明做进一步介绍。

具体实施方式

实施例一：

一种高性能低压断路器用节银银碳化钨石墨电触头材料，其主体成分包括：碳化钨15wt%，碳化钒3wt%，石墨1wt%，添加元素为以下元素中的一种或几种： 0.2%Ni-P，0.34%Si，余为银。该类型触点应用在额定电流63A塑壳断路器上，分断指标达到15KA，电寿命5223次。

实施例二：

一种高性能低压断路器用节银银碳化钨石墨电触头材料，其主体成分包括：碳化钨10wt%，碳化钒5wt%，石墨2.5wt%，添加元素为以下元素中的一种或几种：0.6%Si，0.32%Co，0.18%Ni-P，余为银。该类型触点应用在额定电流100A塑壳断路器上，分断指标达到25KA，电寿命4657次。

实施例三：

一种高性能低压断路器用节银银碳化钨石墨电触头材料，其主体成分包括：碳化钨13wt%，碳化钒4.8wt%，石墨3.2wt%，添加元素为以下元素中的一种或几种：0.24%Ni-P，0.18%Si，0.27%Co，余为银。该类型触点应用在额定电流225A塑壳断路器上，分断指标达到35KA，电寿命3158次。