本發(fā)明涉及電接觸材料，具體涉及一種節(jié)銀型特種合金觸頭。
背景技術(shù)：
1、電觸頭是高、低壓電器、繼電器、接觸器、斷路器等電器中的關(guān)鍵原件，起著傳輸和分?jǐn)嚯娏鞯淖饔?，其性能好壞直接影響開(kāi)關(guān)和電器運(yùn)行的可靠性及使用壽命。弱電環(huán)境中廣泛應(yīng)用的是用銀基電觸頭材料，銀作為貴金屬，在工業(yè)生產(chǎn)中成本相當(dāng)高，尤其用銀量較大的電接觸材料行業(yè)。
2、小型家用電器（交流分?jǐn)嗍剑╇娖鏖_(kāi)關(guān)的特點(diǎn)是電流小、接觸面小、拉弧頻繁、易產(chǎn)生氧化膜。因此，在交流分?jǐn)嗍郊矣秒娖鏖_(kāi)關(guān)中應(yīng)用現(xiàn)有的銅基觸頭雖然成本較低，但最大的問(wèn)題是開(kāi)關(guān)頻繁通斷，使得觸頭處易生成氧化膜，導(dǎo)致接觸電阻變大，并且現(xiàn)有銅基觸頭的抗燒蝕能力差，滅弧能力沒(méi)有或較差。因此，需要在成本較低的前提下，研發(fā)一種分?jǐn)嗄芰?qiáng)、抗氧化性強(qiáng)、耐燒蝕和耐磨的觸點(diǎn)。
3、如專利cn100354999c所公開(kāi)的低壓電器用清潔環(huán)保型銅基觸頭材料及其觸點(diǎn)制備方法，該技術(shù)方案在觸頭材料中添加純稀土氧化物或混合稀土氧化物，制成的觸點(diǎn)抗氧化性能好，電壽命長(zhǎng)。再如專利cn106683914b所公開(kāi)的一種低壓電器用銅基電觸頭材料及其制備方法，該技術(shù)方案在觸頭材料中添加稀土元素ce以提高力學(xué)、抗氧化及電接觸性能。但上述技術(shù)方案中均使用稀土元素，不當(dāng)添加存在觸頭硬度不達(dá)標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)，并且制作過(guò)程中涉及多步驟加工（如復(fù)壓、復(fù)燒、擠壓、軋制），耗能高，污染大，成本節(jié)約效果不明顯。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中少銀、無(wú)銀的電觸頭，易氧化、易腐蝕、壽命較短的缺陷，提供了一種節(jié)銀型特種合金觸頭以克服上述缺陷。
2、為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明的目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
3、第一方面，本發(fā)明公開(kāi)了一種節(jié)銀型特種合金觸頭，其包括銅基材料和fe3al；
4、還包括元素周期表中第5族和第6族的過(guò)渡元素金屬。
5、銅作為電接觸材料現(xiàn)階段難以在各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)替代銀，最大的問(wèn)題就在于銅觸頭的高溫抗氧化性能較差，一旦在銅觸頭表面產(chǎn)生氧化膜，觸頭的接觸電阻就會(huì)升高，造成電器的溫升過(guò)高，嚴(yán)重時(shí)使電器失效。用于觸頭材料的銅中通常含有一定量的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)來(lái)源于原材料中的冶煉殘留，或者加工過(guò)程中的污染。一些固溶度極低的雜質(zhì)，例如鉛、鉍，在銅基中發(fā)生晶界偏聚，形成低熔點(diǎn)共晶相（如?cu-pb），導(dǎo)致所制成的觸頭具有一定熱脆性，高溫下易失效，在交流分?jǐn)嗍郊矣秒娖鏖_(kāi)關(guān)中加速電弧侵蝕，極大縮短了開(kāi)關(guān)的壽命。并且，這些雜質(zhì)在銅基體中產(chǎn)生晶格畸變，對(duì)傳導(dǎo)電子產(chǎn)生強(qiáng)烈的散射，對(duì)電導(dǎo)率有較大影響。
6、本發(fā)明在銅基觸頭中加入一定量的fe3al，因其金屬間化合物的特點(diǎn)，其可以和溶于銅中的一些有害雜質(zhì)形成高熔點(diǎn)化合物，減少了雜質(zhì)質(zhì)點(diǎn)所引起的晶格畸變，從而降低了對(duì)傳導(dǎo)電子的散射，使電導(dǎo)率有所提高。在低壓電器領(lǐng)域，更高的電導(dǎo)率意味著更低的工作溫度，更高的使用安全性。同時(shí)，fe3al的加入，因其金屬間化合物的特殊性質(zhì)，金屬間化合物中，原子間的結(jié)合既有金屬鍵，又有共價(jià)鍵和離子鍵，其原子的排列遵循某種高度有序的規(guī)律。當(dāng)它以微小顆粒存在于金屬合金的組織中時(shí)，將會(huì)使金屬合金的整體硬度得到提高。
7、另外，本發(fā)明在觸頭材料中還加入了元素周期表中第5族和第6族的過(guò)渡元素金屬，首先，通常來(lái)說(shuō)第5族和第6族的過(guò)渡元素金屬的熔點(diǎn)較高，fe3al的熔點(diǎn)約為?1540°c–1600°c，高熔點(diǎn)的金屬與fe3al相配合，使得電觸頭在電弧高溫下不易熔融；其次，第5族和第6族的部分過(guò)渡元素金屬硬度較大，使得電觸頭的整體硬度提高；最后，第5族和第6族的過(guò)渡元素金屬在銅基體中固溶度極低，使得它們?cè)阢~基中以彌散顆粒存在，從而在提高電觸頭抗熔焊性以及硬度的同時(shí)，避免銅基體晶格畸變，維持銅較高的導(dǎo)電率。
8、進(jìn)一步的，所述過(guò)渡元素金屬包括v、nb、ta、cr、mo、w中的一種或多種的組合。這些過(guò)渡元素金屬具有極低的固溶度，使得它們?cè)陔娪|頭中起到提高電觸頭硬度的前提下，對(duì)電導(dǎo)率降低較小。經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在上述過(guò)渡元素金屬中，添加cr和nb的電觸頭性能較好，可能原因如下：一是cr和nb相互降低它們各自的固溶度，這可提高材料整體的電導(dǎo)率，并部分降低塑性。二是由于顆粒表面共價(jià)鍵化合物粘結(jié)加強(qiáng)的作用，fe3al顆粒和含cr的銅固溶體之間形成了更強(qiáng)的連接，由此獲得了長(zhǎng)期循環(huán)載荷條件下材料硬度的改善；三是nb形成的氧化物能夠形成一層鈍化膜，增強(qiáng)合金的耐腐蝕性。
9、進(jìn)一步的，以質(zhì)量百分比計(jì)，所述fe3al與所述過(guò)渡元素金屬占總量?4~10%。
10、進(jìn)一步的，所述銅基材料為純銅、銅合金中的一種或兩種的組合。
11、進(jìn)一步的，所述銅合金為cu與ni、mo、mg、zn、w、ti、in、la、zr、al、sno2、zno2、in2o3、tic、wc、金剛石、石墨、石墨烯中的一種或多種所組成。
12、第二方面，本發(fā)明還公開(kāi)了上述節(jié)銀型特種合金觸頭的制備方法，包括如下步驟：
13、s1、將銅基材料、過(guò)渡元素金屬、fe3al磨細(xì)后混合均勻，得到原料混合粉；
14、s2、將原料混合粉放入鋼質(zhì)包套中預(yù)抽真空處理并進(jìn)行加熱；
15、s3、將包套在真空條件下進(jìn)行熱等靜壓，得到節(jié)銀型特種合金；
16、s4、將節(jié)銀型特種合金，通過(guò)擠壓，制成所述節(jié)銀型特種合金觸頭。
17、第三方面，本發(fā)明公開(kāi)了上述節(jié)銀型特種合金觸頭在分?jǐn)嗍诫娖鏖_(kāi)關(guān)中的應(yīng)用。
18、第四方面，本發(fā)明公開(kāi)了上述節(jié)銀型特種合金觸頭在斷路器中的應(yīng)用。
19、因此，本發(fā)明具有以下有益效果：
20、（1）本發(fā)明通過(guò)在電觸頭材料中添加一定量的fe3al，顯著提高了銅基電觸頭的電導(dǎo)率，從而降低了工作溫度，能夠有效提高電觸點(diǎn)的抗氧化性和抗熔焊性。
21、（2）本發(fā)明經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)選擇了能夠起到輔助作用的過(guò)渡元素金屬，顯著提高了銅基電觸頭的硬度，并與fe3al產(chǎn)生較好的協(xié)同效果。
22、（3）本發(fā)明的特種合金觸頭材料具有環(huán)保型、高性能、低成本的特點(diǎn)，能夠在較低成本消耗下得到較高性能提升，有望代替低壓電器上的銀基電接觸材料。
1.一種節(jié)銀型特種合金觸頭，其特征在于：其包括銅基材料和fe3al；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)銀型特種合金觸頭，其特征在于：所述過(guò)渡元素金屬包括v、nb、ta、cr、mo、w中的一種或多種的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種節(jié)銀型特種合金觸頭，其特征在于：以質(zhì)量百分比計(jì)，所述fe3al與所述過(guò)渡元素金屬占總量?1~10%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)銀型特種合金觸頭，其特征在于：所述銅基材料為純銅、銅合金中的一種或兩種的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種節(jié)銀型特種合金觸頭，其特征在于：所述銅合金為cu與ni、mo、mg、zn、w、ti、in、la、zr、al、sno2、zno2、in2o3、tic、wc、金剛石、石墨、石墨烯中的一種或多種所組成。
6.一種如權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的一種節(jié)銀型特種合金觸頭的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種節(jié)銀型特種合金觸頭的制備方法，其特征在于：步驟s2中加熱溫度為450~650℃，真空度≤1×10-3pa。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種節(jié)銀型特種合金觸頭的制備方法，其特征在于：步驟s3中熱等靜壓的溫度為900~1200℃。
9.一種如權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的一種節(jié)銀型特種合金觸頭在分?jǐn)嗍诫娖鏖_(kāi)關(guān)中的應(yīng)用。
10.一種如權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的一種節(jié)銀型特種合金觸頭在斷路器中的應(yīng)用。