铜基低压电工触头合金材料.pdf

本发明涉及一种材料，特别是铜基低压电工触头合金材料。
    在现有技术中，低压电器采用的电工触头材料一直采用银基Ag-cdo等材料。参见伏、阿、斯切洛夫等，《银及银基二元合金》（俄）冶金出版社。这种材料虽然能够保证在低压电器上应用时具有较好的使用性能，但消耗大量昂贵金属银。

    近年来，为了减少贵重金属银的消耗，制备出便宜、耐用、可靠的无银触头，人们将注意力转向了铜基材料。铜的导电性仅次于银，但其溶点，热容量及机械性能均比银高。在已有的关于铜基低压电工触头材料的研究结果中，以铜-石墨-镉系材料的性能为最佳。参见原苏联专利939579。其成份配比（重量百分比）为：0.5～0.9%石墨，0.5～1.5%镉，余为铜。所达到的性能指标如下：密度为8.36g/cm3，硬度为73.2GPa，电阻率为2.5μΩ.cm，但这种铜基材料的强度尚不够高，难以保证低压电器触头工作的可靠性。除此之外，用此材料制作的触头在工作时，出现抗电腐蚀和抗熔焊性能低的情况，以及由于触头表面上产生氧化铜，导致通路电阻不稳定等方面的问题。上述问题的存在，使现有的铜基低压电工触头材料不能达到机标JB/DQ4041-81所规定的要求。

    本发明的目的在于提出一种铜基低压电工触头合金材料，该材料可以改善铜基电工触头的使用性能，保证在具有足够高的硬度和强度的前提下，提高铜基触头的抗熔焊性，耐电腐蚀性以及提高通路电阻的稳定性，实现在低压电器用电工触头以铜代银的目的，并达到机标JB/DQ4041-81的要求。

    本发明所提出的铜基低压电工触头合金材料的成份配比（重量百分比）为：0.5～5.0%金刚石，0.1～2.0%镉，余量为铜。

    通过金刚石粉的加入，可使所构成的铜基合金材料具有弥散强化的特点，有利于提高触头地硬度、耐腐性并保证触头表面均匀磨损，而且使触头焊合瞬间产生的连接物具有较低的强度。

    虽然以氧化物或氮化物等高熔点粒子作为强化铜基铪金材料的弥散粒子时，也能提高触头的耐磨性和熔焊性，但当触头通断次数增加时却会在表面上形成一层沉积物，导致电阻不稳定并升高。相比之下，在铜基触头材料中含有金铡石粒子作为弥散化粒子，是不但可以使触头材料具有较高的硬度和强度，而且由于触头表面金刚石粒子在打弧时烧掉，在触头表面不产生导致电阻增加的沉积物。在高温电弧作用下，金钢石燃烧所产生的一氧化碳可使触头表面的氧化铜还原为金属铜或氧化亚铜。因此，在触头表面被氧化的情况下，可由金刚石和氧化亚铜改变氧化层的结构。氧化亚铜呈粉状薄膜，有利于保证触头具有充分的整流作用。

    对按本发明铜-金刚石-镉系合金成分配制的合金进行的电性能测试：包括温升、接通能力、通断能力、热稳定性及电寿命性能，测试结果表明：全部性能达到机标JB/DQ4041-81所规定的要求。这说明按照本发明成份配制的铜基的抗熔焊性能，耐电腐蚀性能及通路电阻稳定性都达到了机标的要求。