一种铜铬合金粉末的制备方法及铜铬触头的制备方法

摘要

本发明涉及一种制备金属粉末的方法，并涉及该金属粉末的用途。其包括以下步骤：以1-5：5-9的质量比准备铜棒与铬块；将配制好的原材料置于密闭容器中，先抽真空使容器内压力≤8×10-2Pa,再向容器中通入惰性气体至容器内压力为-0.06MPa，然后将原材料加热至1600-2000℃后保持恒温1-5分钟获得合金液；使将上述合金液在超声波雾化器中雾化，雾化器频率为50-300kHz，雾化时间为2-6分钟，雾化时持续向雾化器中通入惰性气体；将雾化后获得的粉末过30-50微米的筛分，即获得铜铬合金粉末。本发明所述的铜铬合金粉末的方法获得的CuCr合金晶粒细小，球形度高，并且合金中气体和杂质的含量显著降低，提高了合金的纯净度。

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备金属粉末的方法，并涉及该金属粉末的用途。 

背景技术

CuCr合金触头材料具有高的耐电压强度、大的开断电流能力和良好的抗熔焊及低截流性能而广泛应用于真空断路器的触头材料。作为真空断路器的心脏部位，要求CuCr合金必须具备如下特点。 

（1）要有尽可能低的气体和杂质含量，保证真空断路器在开断过程中不会因为放气造成电弧重燃及熔焊。 

（2）Cu、Cr颗粒尺寸尽可能细小，分布均匀。保证在开断过程中不会因为Cr分布不均或过大造成电弧能量在富铬处聚集导致触头表面过度烧蚀和熔焊而引起开断失败。 

目前CuCr触头主要通过熔渗法和混粉法进行工业生产。熔渗法制成的触头机械强度较好，但Cr颗粒粗大，易形成宏观气孔及成分偏析；混粉法制成的触头金相组织均匀，但晶粒尺寸较大，气体含量高，致密度低。为了克服这些传统工艺的缺点，人们提出了其它的制备方法。具体介绍如下。 

中国专利1454417A公开的一种真空感应熔炼并气体雾化制备CuCr合金粉末的制备技术，但是高熔点的Cr在真空感应熔炼过程中，温度高达2200-2400℃。超高的温度造成坩埚的不稳定会带入坩埚成分的杂质及气体，不仅不会降低合金中气体和杂质含量，还会带入新的杂质，两次熔炼也造成工艺过程的延长、不可控性增加。 

中国专利101709393A公开的一种磁悬浮熔炼CuCr合金的制备方法。此专利避免了常规真空感应熔炼中对材料的污染，但磁悬浮熔炼合金温度在2000-2400℃，水冷坩埚和惰性气体不能使合金液均匀快速的冷却，易造成铸锭组织粗大，上部偏析严重，上下一致性差。 

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种铜铬合金粉末的制备方法， 制得的铜铬合金粉末球形度高，颗粒尺寸一致性好、气体及杂质含量低。 

本发明所述的铜铬合金粉末的方法获得的CuCr合金晶粒细小，球形度高，并且合金中气体和杂质的含量显著降低，提高了合金的纯净度。 

本发明所述的铜铬合金粉末的制备方法，包括以下步骤。 

⑴以1-5：5-9的质量比准备铜棒与铬块。 

⑵将配制好的原材料置于密闭容器中，先抽真空使容器内压力≤8×10^-2Pa,再向容器中通入惰性气体至容器内压力为-0.06MPa，然后将原材料加热至1600-2000℃后保持恒温1-5分钟获得合金液。 

⑶将上述合金液在超声波雾化器中雾化，雾化器频率为50-300kHz，雾化时间为2-6分钟，雾化时持续向雾化器中通入惰性气体。 

⑷将雾化后获得的粉末过30-50微米的筛分，即获得铜铬合金粉末。 

优选地，步骤⑶中，所述的合金液是以100-200kg/h的速度匀速地浇注到超声波雾化器中。 

进一步优选地，所述的惰性气体为氩气、氦气的至少一种。 

更进一步优选地，步骤⑶中，在通入惰性气体的同时还通入氢气，其中通入氢气的体积量为惰性气体体积量的0～10%。 

更优选地，惰性气体是以100-200kg/h的速度匀速地通入到超声波雾化器中。 

优选地，步骤⑵是利用磁力加热原材料，磁力的电功率为80-90kW。 

本发明所述的铜铬触头的制备方法，其原料为铜铬合金粉末，其特征在于所述的铜铬合金粉末是由上述的制备方法制备而成。 

本发明所述的铜铬触头的制备方法，获得的铜铬触头组织均匀，晶粒细小，一致性好，具有优良的真空开断性能。 

附图说明

图1是本发明获得的合金粉末形貌照片。 

图2是使用本发明获得的铜铬触头金相。 

具体实施方式

实施例一。 

⑴准备铜棒9.00kg，铬块 1.00kg。 

⑵将铜棒与铬块装入10kg水冷铜坩埚真空感应熔铸炉（生产厂家：锦州市华迪冶金设备制造厂）的坩埚内，先抽真空使坩埚内压力≤8×10-2Pa,再向坩埚中通入惰性气体至坩埚内压力为-0.06MPa，然后打开感应炉总电源，调节感应炉控制面板上加热功率按钮至80kW，当原材料加热至1600-2000℃时保持恒温1分钟，获得合金液。 

⑶将上述合金液以200kg/h的速度匀速地浇注到超声波雾化器中在超声波雾化器中雾化，雾化器频率为50kHz，雾化时间为2分钟，雾化时持续向雾化器中通入氩气、氦气和氢气。 

⑷将雾化后获得的粉末过50微米的筛分，即获得铜铬合金粉末。 

⑸将铜铬合金粉末置于模具中压制为密度在6.15-6.89g/cm³的压坯，在真空烧结炉内进行真空烧结，真空度≤6×10^-1Pa，烧结温度950-1050℃，保温4-6小时，关闭加热系统，冷却至室温出炉。将烧结后的压坯再次压制至8.6g/cm³以上，在真空炉中进行退火处理，真空度≤6×10^-1Pa，退火温度为950-1050℃，保温3-5小时，最后关闭加热系统，冷却至室温出炉，得到铜铬触头的毛坯。 

⑹上述获得的铜铬合金粉末和铜铬触头经测试，各项理化性能如下。

实施例二 。

⑴准备铜棒7.00kg，铬块 3.00kg。 

 ⑵将铜棒与铬块装入10kg水冷铜坩埚真空感应熔铸炉（生产厂家：锦州市华迪冶金设备制造厂）的坩埚内，先抽真空使坩埚内压力≤8×10-2Pa,再向坩埚中通入惰性气体至坩埚内压力为-0.06MPa，然后打开设备总电源，调节感应炉控制面板上加热功率按钮至85kW，当原材料加热至1600-2000℃时保持恒温3分钟，获得合金液。 

⑶将上述合金液以150kg/h的速度匀速地浇注到超声波雾化器中在超声波雾化器中雾化，雾化器频率为100kHz，雾化时间为4分钟，雾化时持续向雾化器中通入氦气和氢气。 

⑷将雾化后获得的粉末过50微米的筛分，即获得铜铬合金粉末。 

⑸将铜铬合金粉末置于模具中压制为密度在6.15-6.89g/cm³的压坯，在真空烧结炉内进行真空烧结，真空度≤6×10^-1Pa，烧结温度950-1050℃，保温4-6小时，关闭加热系统，冷却至室温出炉。将烧结后的压坯再次压制至8.6g/cm³以上，在真空炉中进行退火处理，真空度≤6×10^-1Pa，退火温度为950-1050℃，保温3-5小时，最后关闭加热系统，冷却至室温出炉，得到铜铬触头的毛坯。 

⑹上述获得的铜铬合金粉末和铜铬触头经测试，各项理化性能如下。

实施例三。 

⑴准备铜棒5.00kg，铬块 5.00kg。 

⑵将铜棒与铬块装入10kg水冷铜坩埚真空感应熔铸炉（生产厂家：锦州

市华迪冶金设备制造厂）的坩埚内，先抽真空使坩埚内压力≤8×10-2Pa,再向坩埚中通入惰性气体至坩埚内压力为-0.06MPa，然后打开设备总电源，调节感应炉控制面板上加热功率按钮至90kW，当原材料加热至1600-2000℃时保持恒温5分钟，获得合金液。 

⑶将上述合金液以100kg/h的速度匀速地浇注到超声波雾化器中在超声波雾化器中雾化，雾化器频率为300kHz，雾化时间为6分钟，雾化时持续向雾化器中通入氩气。 

⑷将雾化后获得的粉末过50微米的筛分，即获得铜铬合金粉末。 

⑸将铜铬合金粉末置于模具中压制为密度在6.15-6.89g/cm³的压坯，在真空烧结炉内进行真空烧结，真空度≤6×10^-1Pa，烧结温度950-1050℃，保温4-6小时，关闭加热系统，冷却至室温出炉。将烧结后的压坯再次压制至8.6g/cm³以上，在真空炉中进行退火处理，真空度≤6×10^-1Pa，退火温度为950-1050℃，保温3-5小时，最后关闭加热系统，冷却至室温出炉，得到铜铬触头的毛坯。 

⑹上述获得的铜铬合金粉末和铜铬触头经测试，各项理化性能如下：