基于溫壓工藝的銅基電觸頭材料的制備及性能研究.pdf

1、電觸頭是電器開(kāi)關(guān)的關(guān)鍵元件，其性能的好壞直接影響開(kāi)關(guān)運(yùn)行的可靠性和使用壽命。隨著觸頭制備方法的不斷發(fā)展、種類的不斷增加，節(jié)銀觸頭材料的研究得到了人們的關(guān)注。一般而言，提高粉末冶金零件性能最有效的手段是提高材料的密度，提高密度的工藝方法有多種途徑，如復(fù)壓復(fù)燒、滲銅、熱鍛和溫壓等。研究表明，在提高相同密度的條件下，溫壓工藝的生產(chǎn)成本最低，因此，它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于鐵基材料的制備。
　　 本文采用正交實(shí)驗(yàn)等方法手段，研究了溫壓工藝參數(shù)，即

2、壓制力、壓制溫度和潤(rùn)滑劑含量對(duì)銅基電觸頭材料物理和力學(xué)性能的影響，通過(guò)對(duì)觸頭材料綜合性能的分析，確定出最佳的溫壓工藝參數(shù)。在最佳溫壓工藝條件下，研究添加不同量稀土，銅中間合金對(duì)銅基電觸頭材料性能的影響，制備出綜合性能最佳的電觸頭材料。
　　 在研究溫壓工藝參數(shù)對(duì)觸頭材料性能的影響中顯示，在一定溫度范圍內(nèi)，電阻率和氧化增重隨著壓制溫度的升高而減小，并在130℃時(shí)取得最小值。硬度隨著溫度的升高先增大再減小，在160℃時(shí)獲得最大硬度值

3、。由電阻率和硬度正交實(shí)驗(yàn)的極差及誤差分析可知，壓制溫度是影響材料性能的主要因素，而潤(rùn)滑劑添加量是次要因素。初步確定了溫壓工藝的最佳參數(shù)為:壓制溫度為130℃，潤(rùn)滑劑PS添加量為0.7％。
　　 從溫壓工藝的進(jìn)一步試驗(yàn)可得，對(duì)于分別添加潤(rùn)滑劑ZS和PS而言，隨著壓制力的增加，試樣的密度和硬度逐漸增加，而電阻率和氧化增重逐漸減小。在550MPa之前，試樣各種性能的變化較大，而在550MPa之后，變化趨勢(shì)減弱。其次，隨著壓制溫度的升高

4、，密度和硬度在一定范圍內(nèi)增加，隨后隨著溫度的升高而減小;但電阻率和氧化增重的變化趨勢(shì)正好與之相反。由添加0.4％ZS試樣的電強(qiáng)化試驗(yàn)分析可知，在120℃壓制溫度下，試樣的電弧侵蝕圖的微觀組織形貌較平滑;而在其它壓制溫度下，熔焊區(qū)域的微觀組織形貌粗糙不平且存在很多微孔，即其抗電弧能力較差。
　　 由正交實(shí)驗(yàn)對(duì)電觸頭材料性能的極差和方差分析可知，影響材料性能的因素從大到小的順序依次是:壓制力、壓制溫度、潤(rùn)滑劑含量。添加ZS的最佳工藝

5、參數(shù)是:壓制溫度為120℃、潤(rùn)滑劑含量0.4％、壓力650MPa;而添加PS的最佳工藝參數(shù)是:壓制溫度為140℃、潤(rùn)滑劑含量0.7％、壓力650MPa。并從理論上探討了溫壓工藝的致密化機(jī)理。
　　 通過(guò)比較溫壓和冷壓試樣的各種性能可知，溫壓試樣的綜合性能優(yōu)于冷壓試樣的性能;其次，添加PS試樣的性能要優(yōu)于添加ZS試樣的性能，這與潤(rùn)滑劑自身的特性密切相關(guān)。對(duì)溫壓工藝而言，潤(rùn)滑劑種類不同，材料的性能也有所差異。因?yàn)殡S著溫度的升高，添加

6、PS粉末的流動(dòng)性優(yōu)于添加ZS粉末，而粉末的流動(dòng)越好越有利于材料的致密化。
　　 在最佳溫壓工藝參數(shù)下，通過(guò)研究稀土.銅添加量對(duì)電觸頭材料性能的影響可知，隨著添加稀土，銅總量的增加，試樣的密度和硬度逐漸減小，電阻率逐漸增加。在添加0.6％富La的稀土.銅時(shí)，試樣的氧化增重隨著氧化天數(shù)的增加而增加;分別添加0.4％La和富Ce的稀土.銅時(shí)，試樣的氧化增重隨著氧化天數(shù)的增加幾乎不變;而分別添加0.2％La和富Ce的稀土.銅時(shí)，試樣的氧