一種電觸頭的制作方法
【專利摘要】一種電觸頭的制作方法，采用高分子聚合物溶于有機溶劑制備的液態(tài)材料作為造孔劑，通過該造孔劑消除閉孔，通過消除閉孔，同時引入均勻聯(lián)通的孔隙網(wǎng)絡(luò)來提升骨架熔滲性能，為導電金屬液體的流動創(chuàng)造更通暢的通道，使其更充分的滲透骨架，以獲得組織更均勻致密，結(jié)合更牢固的熔滲電觸頭產(chǎn)品。上述消除骨架中閉孔，形成均勻聯(lián)通的孔隙網(wǎng)絡(luò)，是通過在粉體制作過程中引入液態(tài)造孔劑，待骨架成型之后將其脫除的方式達到的。可通過調(diào)節(jié)造孔劑加入量及加入方式，來調(diào)制骨架中孔隙的形態(tài)，以適應不同熔滲體系的需要。本方法所用造孔劑是一種液態(tài)材料，可在特定溫度下完全氣化脫除，不會在骨架中形成液態(tài)或固態(tài)的殘余，以保障骨架具有良好的熔滲性。
【專利說明】—種電觸頭的制作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電觸頭的制造工藝，尤其是一種電觸頭的制作方法。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)階段低壓電器領(lǐng)域使用的觸頭材料通常為導電金屬(如Ag、Cu等)與增強相顆粒(如W、WC、Mo等)復合而成的假合金。其中以AgW、AgWC、CuW、CuWC及CuMo為代表的觸頭材料，采用粉末冶金熔滲工藝生產(chǎn)，因其耐燒損能力強等特點被廣泛應用于各型低壓斷路器及接觸器。
[0003]該種觸頭材料的耐電弧燒損性能主要由其組織內(nèi)部W或WC等增強相主導:增強相的加入在材料基體中引入顆粒增強效應，使得觸頭材料基體結(jié)合強度上升，不易被電弧擊碎；同時，由于增強相顆粒采用難熔金屬或其化合物，耐磨性好，熔點、沸點較高，大大提高了觸頭材料抵抗電弧燒損的能力。
[0004]試驗表明:一方面，該種觸頭材料耐燒損性能與其組織內(nèi)部導電金屬與增強相顆粒的結(jié)合程度密切相關(guān)。另一方面，熔滲是該種材料生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，熔滲過程的優(yōu)劣直接影響材料內(nèi)部組織結(jié)合的強弱。因此，改善材料熔滲性，將顯著增強其內(nèi)部組織結(jié)合，從而大幅提升其耐電弧燒損能力。
[0005]常規(guī)的熔滲工藝在混粉時通常不使用造孔劑或使用粉末狀固態(tài)造孔劑。由于固態(tài)粉末無法將骨架粉體相互隔離，所以骨架粉體顆粒在壓制時相互接觸嚙合，很容易將空氣封閉其中形成閉孔。熔滲過程中，這種閉孔與外界隔離，周圍沒有通道供導電金屬滲入，同時擴散作用也無法在短暫的熔滲過程中將閉孔完全消除。最終閉孔保留在產(chǎn)品中成為缺陷，降低了產(chǎn)品組織結(jié)合強度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種通過消除閉孔，同時引入均勻聯(lián)通的孔隙網(wǎng)絡(luò)來提升骨架熔滲性能，以獲得組織更均勻致密，結(jié)合更牢固的熔滲電觸頭產(chǎn)品的方法，本發(fā)明采用的技術(shù)解決方案是:
一種電觸頭的制作方法，包括以下步驟:
(O制備骨架粉:將誘導金屬粉體與難熔金屬或難熔金屬碳化物粉體混合，形成骨架粉；
(2)制備液態(tài)造孔劑:首先將有機溶劑置于水浴加熱攪拌器中，溫度為5(T80°C，并設(shè)置轉(zhuǎn)速為為10(T500rpm，然后連續(xù)緩慢加入高分子聚合物，持續(xù)5_60分鐘，保溫1_2小時后直至完全溶解；
(3)添加液態(tài)造孔劑:首先將骨架粉置于攪拌器中，再將0.1%-10%的液態(tài)造孔劑倒入攪拌器上方不銹鋼容器中，開啟攪拌器，速度設(shè)置為10-50rpm，然后放開容器下方龍頭，向攪拌器中勻速滴入液態(tài)造孔劑，流速為0.5?2L/min，攪拌5飛Omin，烘干脫除有機溶劑后過篩后得到粉體； (4)將上述粉體按圖紙要求壓制成骨架；
(5)燒結(jié):在還原氣氛下，將骨架置于燒結(jié)爐中燒結(jié)，300-600°C燒結(jié)1-5小時，使造孔劑徹底脫除，在骨架中形成均勻聯(lián)通的孔隙網(wǎng)絡(luò)；
(6)熔滲:在燒結(jié)后的骨架下面附著導電金屬片，置于燒結(jié)爐中燒結(jié)，1050-1150°C燒結(jié)
0.5-1小時,使導電金屬滲入骨架；
(7)復壓、清洗:將熔滲過的骨架復壓，清洗，最終得所述的電觸頭。
[0007]所述的一種電觸頭的制作方法，所述的誘導金屬粉體為銀或銅。
[0008]所述的一種電觸頭的制作方法，:所述的難熔金屬或難熔金屬碳化物粉體為鎢、碳化鎢、鑰或碳化鑰。
[0009]所述的一種電觸頭的制作方法，所述的有機溶劑為異丙醇。
[0010]所述的一種電觸頭的制作方法，所述的高分子聚合物為聚丙烯酸酯。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供了一種電觸頭的制造方法，采用高分子聚合物溶于有機溶劑制備的液態(tài)材料作為造孔劑，通過該造孔劑消除閉孔，通過消除閉孔，同時引入均勻聯(lián)通的孔隙網(wǎng)絡(luò)來提升骨架熔滲性能，為導電金屬液體的流動創(chuàng)造更通暢的通道，使其更充分的滲透骨架，以獲得組織更均勻致密，結(jié)合更牢固的熔滲電觸頭產(chǎn)品。上述消除骨架中閉孔，形成均勻聯(lián)通的孔隙網(wǎng)絡(luò)，是通過在粉體制作過程中引入液態(tài)造孔劑，待骨架成型之后將其脫除的方式達到的?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)造孔劑加入量及加入方式，來調(diào)制骨架中孔隙的形態(tài)(粗細，分布等)，以適應不同熔滲體系的需要。本方法所用造孔劑是一種液態(tài)材料，可在特定溫度下完全氣化脫除，不會在骨架中形成液態(tài)或固態(tài)的殘余，以保障骨架具有良好的熔滲性。
[0012]造孔劑的加入量主要影響孔隙的粗細。造孔劑加入量越多，骨架中孔隙越粗大，液態(tài)導電金屬的流動通道更寬闊，更容易滲透組織。但造孔劑加入過多會導致組織內(nèi)導電金屬聚集過大，形成缺陷。故本發(fā)明所述方法中的造孔劑加入量，是通過多次實驗得出的既能使液態(tài)導電金屬的流動通道更寬闊，更容易滲透組織，又不會導致組織內(nèi)導電金屬聚集過大，形成缺陷的最佳用量。
[0013]造孔劑加入時，攪拌速度越快、時間越久，造孔劑與粉體混合均勻程度越好，理想狀態(tài)下對產(chǎn)品性能提升越高。但造孔劑與粉體過度混合會降低粉體流動性，增加壓制工藝復雜程度，同時也將增加骨架熔滲難度，延長產(chǎn)品熔滲時間。上述情況將導致產(chǎn)品加工費用上升，增加客戶采購成本。故本發(fā)明所述方法，其造孔劑加入時的攪拌速度及攪拌時間，是通過多方便考慮得出的最佳的方案。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為發(fā)明電觸頭斷口掃描電鏡圖。
[0015]圖2為本發(fā)明工藝流程圖。
[0016]圖3為本發(fā)明工藝與常規(guī)熔滲工藝中孔隙的形成機制對比圖。
[0017]【具體實施方式】:
實施例一:
制備液態(tài)造孔劑:首先將異丙醇置于水浴加熱攪拌器中，溫度為50°C，并設(shè)置轉(zhuǎn)速為為10rpm，然后連續(xù)緩慢加入聚丙烯酸酯，持續(xù)5分鐘，保溫I小時后直至完全溶解； 制備AgW50電觸頭產(chǎn)品，:將Ag粉及W粉按照30:70的質(zhì)量比混合成骨架粉。將骨架粉置于攪拌器中，開啟攪拌器，速度設(shè)置為lOrpm，，然后放開容器下方龍頭，向攪拌器中勻速滴入3%wt液態(tài)造孔劑,流速為0.5L/min,攪拌5min,后過篩烘干。將烘干粉體按照圖紙規(guī)格在專用模具內(nèi)壓制成骨架。將骨架排布在石墨板上，置入燒結(jié)爐，氫氣氣氛保護下，300°C燒結(jié)I小時，脫除造孔劑，在骨架中形成均勻聯(lián)通的孔隙網(wǎng)絡(luò)，將骨架冷卻后取出，再次排布在石墨板上，骨架下附特定重量Ag片，Ag片形狀與骨架焊接面形狀相近。將排好的骨架置入燒結(jié)爐，氫氣氣氛保護下，1050°C燒結(jié)0.5小時。將熔滲后的產(chǎn)品復壓、清洗、烘干，得到最終產(chǎn)品。
[0018]實施例二:
制備液態(tài)造孔劑:首先將異丙醇置于水浴加熱攪拌器中，溫度為70°C，并設(shè)置轉(zhuǎn)速為為300rpm，然后連續(xù)緩慢加入聚丙烯酸酯，持續(xù)30分鐘，保溫I小時后直至完全溶解；
制作AgWC40產(chǎn)品，將Ag粉及WC粉按照50:50的質(zhì)量比混合成骨架粉。將骨架粉置于攪拌器中，開啟攪拌器，速度設(shè)置為30rpm，然后放開容器下方龍頭，向攪拌器中勻速滴入5%wt液態(tài)造孔劑,流速為lL/min,攪拌30min,后過篩烘干。將烘干粉體按照圖紙規(guī)格在專用模具內(nèi)壓制成骨架。將骨架排布在石墨板上，置入燒結(jié)爐，氫氣氣氛保護下，600°C燒結(jié)5小時，脫除造孔劑。將骨架冷卻后取出，再次排布在石墨板上，骨架下附特定重量Ag片，Ag片形狀與骨架焊接面形狀相近。將排好的骨架置入燒結(jié)爐，氫氣氣氛保護下，1050°C燒結(jié)
0.5小時。將熔滲后的產(chǎn)品復壓、清洗、烘干，得到最終產(chǎn)品。
[0019]實施例三
制備液態(tài)造孔劑:首先將異丙醇置于水浴加熱攪拌器中，溫度為80°C，并設(shè)置轉(zhuǎn)速為為400rpm，然后連續(xù)緩慢加入聚丙烯酸酯，持續(xù)0.5小時，保溫2小時后直至完全溶解；制作CuW95產(chǎn)品，將Cu粉及W粉按照15:85的質(zhì)量比混合成骨架粉。將骨架粉置于攪拌器中，開啟攪拌器，速度設(shè)置為50rpm，然后放開容器下方龍頭，向攪拌器中勻速滴入
0.l%wt液態(tài)造孔劑,流速為2L/min,攪拌50min,后過篩烘干。將烘干粉體按照圖紙規(guī)格在專用模具內(nèi)壓制成骨架。將骨架排布在石墨板上，置入燒結(jié)爐，氫氣氣氛保護下，500°C燒結(jié)2小時，脫除造孔劑。將骨架冷卻后取出，再次排布在石墨板上，骨架下附特定重量Cu片，Cu片形狀與骨架焊接面形狀相近。將排好的骨架置入燒結(jié)爐，氫氣氣氛保護下，U50°C燒結(jié)I小時。將熔滲后的產(chǎn)品復壓、清洗、烘干，得到最終產(chǎn)品。
[0020]實施例四
制備液態(tài)造孔劑:首先將異丙醇置于水浴加熱攪拌器中，溫度為70°C，并設(shè)置轉(zhuǎn)速為為500rpm，然后連續(xù)緩慢加入聚丙烯酸酯，持續(xù)I小時，保溫2小時后直至完全溶解；
制作Agff75產(chǎn)品，將Ag粉及WC粉按照15:85的質(zhì)量比混合成骨架粉。將骨架粉置于攪拌器中，開啟攪拌器，速度設(shè)置為50rpm，然后放開容器下方龍頭，向攪拌器中勻速滴入10%%wt液態(tài)造孔劑,流速為2L/min,攪拌50min,后過篩烘干。將烘干粉體按照圖紙規(guī)格在專用模具內(nèi)壓制成骨架。將骨架排布在石墨板上，置入燒結(jié)爐，氫氣氣氛保護下，500°C燒結(jié)2小時，脫除造孔劑。將骨架冷卻后取出，再次排布在石墨板上，骨架下附特定重量Ag片，Ag片形狀與骨架焊接面形狀相近。將排好的骨架置入燒結(jié)爐，氫氣氣氛保護下，1150°C燒結(jié)I小時。將熔滲后的產(chǎn)品復壓、清洗、烘干，得到最終產(chǎn)品。
[0021]本發(fā)明所述方法主要通過改善產(chǎn)品骨架熔滲性，減少組織內(nèi)部閉孔等缺陷，從而提升產(chǎn)品性能。圖1是常規(guī)工藝及本發(fā)明工藝產(chǎn)品斷口掃描電鏡照片對比?？梢钥闯?，常規(guī)工藝產(chǎn)品組織內(nèi)部空洞較多，組織結(jié)合疏松；而本發(fā)明工藝生產(chǎn)產(chǎn)品組織內(nèi)幾乎無孔，結(jié)口山 O
【權(quán)利要求】
1.一種電觸頭的制作方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)制備骨架粉:將誘導金屬粉體與難熔金屬或難熔金屬碳化物粉體混合，形成骨架粉； (2)制備液態(tài)造孔劑:首先將有機溶劑置于水浴加熱攪拌器中，溫度為5(T80°C，并設(shè)置轉(zhuǎn)速為10(T500rpm，然后連續(xù)緩慢加入高分子聚合物，持續(xù)5_60分鐘，保溫1_2小時后直至完全溶解； (3)添加液態(tài)造孔劑:首先將骨架粉置于攪拌器中，再將0.1%-10%的液態(tài)造孔劑倒入攪拌器上方不銹鋼容器中，開啟攪拌器，速度設(shè)置為10-50rpm，然后放開容器下方龍頭，向攪拌器中勻速滴入液態(tài)造孔劑，流速為0.5-2L/min，攪拌5飛Omin，烘干脫除有機溶劑后過篩后得到粉體； (4)將上述粉體按圖紙要求壓制成骨架； (5)燒結(jié):在還原氣氛下，將骨架置于燒結(jié)爐中燒結(jié)，300-600°C燒結(jié)1-5小時，使造孔劑徹底脫除，在骨架中形成均勻聯(lián)通的孔隙網(wǎng)絡(luò)； (6)熔滲:在燒結(jié)后的骨架下面附著導電金屬片，置于燒結(jié)爐中燒結(jié)，1050-1150°C燒結(jié)0.5-1小時,使導電金屬滲入骨架； (7)復壓、清洗:將熔滲過的骨架復壓，清洗，最終得所述的電觸頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電觸頭的制作方法，其特征在于:所述的誘導金屬粉體為銀或銅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電觸頭的制作方法，其特征在于:所述的難熔金屬或難熔金屬碳化物粉體為鎢、碳化鎢、鑰或碳化鑰。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電觸頭的制作方法，其特征在于:所述的有機溶劑為異丙醇。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電觸頭的制作方法，其特征在于:所述的高分子聚合物為聚丙稀Ife酷。
【文檔編號】B22F3/26GK104209520SQ201410462336
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】宋振陽, 張秀芳, 翁桅, 柏小平, 林萬煥 申請人:福達合金材料股份有限公司