碳鋁鈦基電觸頭材料及其制備方法和用途
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳鋁鈦基電觸頭材料及其制備方法，屬于材料領域。該電觸頭材料由下述重量配比的組分制備而成：Ti3AlC280～99份，粘結劑1～20份；所述粘結劑為Co、Al、Al-Co合金、Cu-Al合金、Co-Cu合金中的至少一種。該電觸頭材料是將Ti3AlC2和粘結劑于10～20MPa壓力下壓制成型，然后在真空條件下于700～1500℃保溫3～6小時得到。本發(fā)明工藝簡單，材料中碳鋁鈦與金屬結合強度高，接觸電阻低，抗熔焊性能好，抗電弧腐蝕能力強，適合大規(guī)模的推廣應用。
【專利說明】碳鋁鈦基電觸頭材料及其制備方法和用途
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于材料領域，具體涉及一種碳鋁鈦基電觸頭材料及其制備方法和用途。【背景技術】
[0002]目前，電接觸材料大致可以分為以下幾類:銅基觸頭材料、貴金屬基觸頭材料、鎢基觸頭材料等。其中應用最為廣泛且最具代表性的就是Cu-W合金以及Ag基電接觸材料兩大類。對于這兩類觸頭材料而言，其中的貴金屬元素如Cu、Ag、W等所占的材料重量比大，因此價格昂貴，且這些金屬的資源儲量有限，影響和限制了其推廣應用及進一步大規(guī)模開發(fā)應用。另外，現(xiàn)有的觸頭材料所含有的金屬比例過大，導致硬度不高、耐磨性差。
[0003]因此，開發(fā)一種稀貴金屬含量低、導電性能良好、資源豐富、耐磨性好、成本低廉的電接觸材料成為一種趨勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種新的電接觸材料及其制備方法和用途。
[0005]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:碳鋁鈦基電觸頭材料，由下述重量配比的組分制備而成=Ti3AlC2 (碳鋁鈦)80~99份，粘結劑I~20份；其中，所述粘結劑為熔點低于Ti3A lC2 (碳招鈦)的金屬和/或合金。
[0006]其中，所述粘結劑為Co、Al、Al-Co合金、Cu-Al合金、Co-Cu合金中的至少一種。
[0007]其中，上述碳鋁鈦基電觸頭材料，由下述重量配比的組分制備而成=Ti3AlC2SO~90份，粘結劑10~20份。
[0008]其中，Ti3AlC2和粘結劑的粒度為300~400目。
[0009]本發(fā)明還提供碳鋁鈦基電觸頭材料的制備方法，將Ti3AlC2和粘結劑混勻后于10~20MPa壓力下壓制成型，然后在真空條件下于700~1500°C保溫3~6小時，即得碳鋁鈦基電觸頭材料。
[0010]其中，所述真空條件為4X 10_3~5 X IO-3Pa的絕對壓強。
[0011]本發(fā)明還提供碳鋁鈦基電觸頭材料在制備電觸頭中的用途。
[0012]本發(fā)明還提供碳鋁鈦基電觸頭材料制備的電觸頭。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明選擇的金屬或合金I)導電性能良好；鈷、銅及鋁的導電性能優(yōu)異，可以大大降低電接觸材料的接觸電阻。2)與碳鋁鈦顆粒潤濕性良好；碳鋁鈦顆粒與銅的潤濕性能很差，容易形成孔隙，降低電接觸材料的各項性能指標，加入鋁或鈷后，可與銅形成少量的中間合金，可很大程度的改善銅與碳鋁鈦的潤濕性，減少燒結過程中的氣孔率，增加致密度。3)加銅、鋁主要是起粘結劑的作用，將碳鋁鈦顆粒之間通過粘結劑固結在一起，增加致密度。
[0014]本發(fā)明鈦鋁碳基電觸頭材料與普通的Cu-W等傳統(tǒng)電接觸材料相比，采用導電性、耐磨性良好的碳鋁鈦與金屬或合金混合燒制成金屬陶瓷，該材料中碳鋁鈦與金屬結合強度高，接觸電阻低，抗熔焊性能好，抗電弧腐蝕能力強。同時，材料的制備工藝簡單可行，成本低廉，設備簡單，適合工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)。
【具體實施方式】
[0015]本發(fā)明碳鋁鈦基電觸頭材料，由下述重量配比的組分制備而成:Ti3AlC2(碳鋁鈦)80~99份，粘結劑I~20份；其中，所述粘結劑為熔點低于Ti3AlC2 (碳鋁鈦)的金屬和/或合金。
[0016]其中，粘結劑為熔點低于Ti3AlC2 (碳鋁鈦)的金屬和/或合金，可以為為Cu、Al、Sn、Co、Al-Co 合金、Cu-Al 合金、Co-Cu 合金、Cu-Sn 合金、Al-Sn 合金、Cu-Al-Sn 合金、Cu-Al-Co合金中的至少一種。所述粘結劑優(yōu)選為Co、Al、Al-Co合金、Cu-Al合金、Co-Cu合金中的至少一種；優(yōu)點為:1)導電性能良好。鈷、銅及鋁的導電性能優(yōu)異，可以大大降低電接觸材料的接觸電阻。2)與碳鋁鈦顆粒潤濕性良好。碳化鈦顆粒與銅的潤濕性能很差，容易形成孔隙，降低電接觸材料的各項性能指標，加入鋁或鈷后，可與銅形成少量的中間合金，可很大程度的改善銅與碳鋁鈦的潤濕性，減少燒結過程中的氣孔率，增加致密度。3)加銅、鋁主要是起粘結劑的作用，將碳鋁鈦顆粒之間通過粘結劑固結在一起，增加致密度。
[0017]其中，上述碳鋁鈦基電觸頭材料，優(yōu)選由下述重量配比的組分制備而成:Ti3AlC280~90份，粘結劑10~20份。增加粘結劑的用量使材料各相潤濕性增大，實現(xiàn)緊密結合，增大致密度； 同時可以有效提高材料韌性。
[0018]其中，Ti3AlC2和粘結劑的粒度優(yōu)選為300~400目。原料如粒度過大，則顆粒表面活性較差，不利于燒結過程，需要延長燒結時間，增加成本；如粒度過小，則會在壓制過程中導致氣孔率增大，不利于材料的致密化。
[0019]本發(fā)明還提供碳鋁鈦基電觸頭材料的制備方法，將Ti3AlC2和粘結劑混勻后于10~20MPa壓力下壓制成型，然后在真空條件下于700~1500°C保溫3~6小時，即得碳鋁鈦基電觸頭材料。
[0020]本領域技術人員可以理解的是，在工業(yè)生產(chǎn)中以及本發(fā)明所述的真空條件下并不是完全的真空，也有一定的壓強，只是壓強較小。本發(fā)明所述真空條件優(yōu)選為4X10—3~5 X KT3Pa的絕對壓強。
[0021 ] 本發(fā)明還提供碳鋁鈦基電觸頭材料在制備電觸頭中的用途。
[0022]本發(fā)明還提供碳招欽基電觸頭材料制備的電觸頭。
[0023]下面結合實施例對本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步的描述，并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施例范圍之中。
[0024]實施例1本發(fā)明碳鋁鈦基電觸頭材料的制備
[0025]將Sg碳鋁鈦粉(粒度300目)與2gCo粉混勻，然后在15MPa的壓力下壓制成型，取出壓塊放進真空燒結爐中燒結，真空條件為4.5*10_3pa絕對壓強，燒結溫度為1200°C，保溫5小時，得到碳鋁鈦基電觸頭材料。測得所得碳鋁鈦基電觸頭材料制備的性能，結果如表I所示。
[0026]實施例2本發(fā)明碳鋁鈦基電觸頭材料制備
[0027]將Sg碳鋁鈦粉(粒度300目)與2gAl粉混勻，然后在15MPa的壓力下壓制成型，取出壓塊放進真空燒結爐中燒結，真空條件為5*10_3pa絕對壓強燒結溫度為1000°C，保溫3小時，得到碳鋁鈦基電觸頭材料。測得所得碳鋁鈦基電觸頭材料制備的性能，結果如表1所/Jn ο
[0028]實施例3本發(fā)明碳鋁鈦基電觸頭材料的制備
[0029]將8.5g碳鋁鈦粉(粒度400目)與1.5gCu_Al (其中Al含量占Cu-Al合金的30wt% )合金粉混勻，然后在20MPa的壓力下壓制成型，取出壓塊放進真空燒結爐中燒結，真空條件為4.8*10_3pa絕對壓強燒結溫度為1000°C，保溫5h，得到碳鋁鈦基電接觸材料。測得所得碳鋁鈦基點接觸材料制備的性能，結果如表1所示。
[0030]實施例4本發(fā)明碳鋁鈦基電觸頭材料的制備
[0031 ] 將8g碳鋁鈦粉(粒度400目)與2gCu_Co (其中Cu含量占Cu-Co合金的20wt % )合金粉混勻，然后在20MPa的壓力下壓制成型，取出壓塊放進真空燒結爐中燒結，真空條件為4.7*10_3pa絕對壓強燒結溫度為1200°C，保溫4h，得到碳鋁鈦基電接觸材料。測得所得碳鋁鈦基點接觸材料制備的性能，結果如表1所示。
[0032]實施例5本發(fā)明碳鋁鈦基電觸頭材料的制備
[0033]將8.2g碳鋁鈦粉(粒度400目)與1.8gCu_Co (其中Co含量占Co-Al合金的40wt% )合金粉混勻，然后在20MPa的壓力下壓制成型，取出壓塊放進真空燒結爐中燒結，真空條件為4.5*10_3pa絕對壓強，燒結溫度為1000°C，保溫4h，得到碳鋁鈦基電接觸材料。測得所得碳鋁鈦基點接觸材料制備的性能，結果如表1所示。
[0034]表1本發(fā)明碳鋁鈦基電觸頭材料性能測定結果。
【權利要求】
1.碳鋁鈦基電觸頭材料，其特征在于由下述重量配比的組分制備而成=Ti3AlC2SO~99份，粘結劑I~20份；其中，所述粘結劑為熔點低于Ti3AlC2的金屬和/或合金。
2.根據(jù)權利要求1所述的碳鋁鈦基電觸頭材料，其特征在于:所述粘結劑為Co、Al、Al-Co合金、Cu-Al合金、Co-Cu合金中的至少一種。
3.根據(jù)權利要求1所述的碳鋁鈦基電觸頭材料，其特征在于由下述重量配比的組分制備而成:Ti3AlC280~90份，粘結劑10~20份。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的碳鋁鈦基電觸頭材料，其特征在于=Ti3AlC2和粘結劑的粒度為300~400目。
5.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的碳鋁鈦基電觸頭材料的制備方法，其特征在于:將Ti3AlC2和粘結劑混勻后于10~20MPa壓力下壓制成型，然后在真空條件下于700~1500°C保溫3~6小時，即得碳鋁鈦基電觸頭材料。
6.根據(jù)權利要求5所述的碳鋁鈦基電觸頭材料的制備方法，其特征在于:所述真空條件為4X 10-3~5 X KT3Pa的絕對壓強。
7.權利要求1~4中任一項所述的碳鋁鈦基電觸頭材料在制備電觸頭中的用途。
8.由權利要求1~4 中任一項所述的碳鋁鈦基電觸頭材料制備的電觸頭。
【文檔編號】C22C29/06GK103938048SQ201410191048
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月7日 優(yōu)先權日:2014年5月7日
【發(fā)明者】張雪峰, 龐立娟, 鄧剛, 方民憲, 李會容, 楊洋, 李中林 申請人:攀枝花學院