一种高压继电器触头的动簧片用铜合金材料

技术领域

本发明涉及有色金属加工技术领域，具体涉及一种高压继电器触头的动簧片用铜合金材料。

背景技术

继电器的耐负载能力、灭弧能力、分断能力和抗冲击能力是继电器的基本性能要求，直接影响继电器的电气寿命性能，而触点结构及材料是影响性能的最为关键的因素之一，触点的熔断、粘连将会导致产品寿命的终结。继电器的触点应具有良好的导电性、导热率、抗氧化和耐烧蚀性，当电路中存在浪涌电流时，不易发生触点瞬间粘连。

目前，高压直流继电器大部分采用铜触点，该类触点在空气中极易发生氧化而导致产品性能下降，需采用密封腔体来防止触点氧化；有部分继电器选用银合金触点，可弥补这一缺陷，银合金触点还具有耐粘连、耐电弧烧损的特点。但是目前这两种材料体系分别有他的优缺点：铜基触点：缺点：抗氧能力差，电弧的高温加速触点氧化，触点性能不稳定，容易粘连，使用寿命短。优点：制造工艺简单，生产成本低，抗陶瓷钎焊能力强，可用于陶瓷钎焊技术。银合金触点：缺点：制造工艺采用粉治烧结，材料成本高，生产成本高等，抗陶瓷钎焊能力差，无法应用于陶瓷钎焊工艺的高压直流继电器。

新能源电动汽车不同于普通的燃油汽车，动力电池系统本身的工作电压远高于传统汽车的12V/24V，由于直流电无“过零点”，在直流继电器触点断开的过程中极易产生电弧，电压等级越高，电弧越大，触点烧蚀危害越大；目前市面上主流的继电器产品大部分采用陶瓷钎焊工艺，钎焊的温度为780℃左右，时间长达几个小时，紫铜的退火温度低于600℃，钎焊的高温会使紫铜的硬度下降40％～50％左右，继电器紫铜引出端的强度下降影响连接强度，同时也加剧了触点的氧化。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在的不足，提出了一种抗粘、抗电弧的高压继电器触头的动簧片用铜合金材料，为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种高压继电器触头的动簧片用铜合金材料，铜合金材料由材料A、材料B和材料C组成，该铜合金材料各组份的重量份数为材料A90-98份，材料B0.5-5份，材料C0.04-0.1份。

所述的材料A为主材料铜，所述的铜为94-95份。

所述的材料B为辅材料，包括碲、硅、银、钙和磷，所述的碲：0.2-2份、硅：0.2-1份、银：0.2-1份、钙：0.02-0.05份、磷：0.02-0.05份。

所述的材料C为稀土材料，包括镧和铈，所述的镧：0.002-0.05份、铈：0.002-0.05份。

一种高压继电器触头的动簧片用铜合金材料的加工工艺，其加工工艺包括以下步骤：

步骤A：铸造工艺：CUCp12无氧合金杆：通过配比中间合金--熔炼--通过电磁搅拌水平连续铸造--伺服牵引--无芯收卷；

步骤B：无氧铜合金棒生产工艺：CUCp12无氧铜合金棒：无氧合金杆铣面-放盘-牵引矫直-加热-连续挤压-收盘-铣面车皮-矫直-拉拔-锯切—矫直抛光-定尺-检验-包装入库；

步骤C：CUCp12无氧铜合金带(板)材：无氧合金杆铣面-放盘-牵引矫直-加热-连续挤压-收盘—两辊可逆轧机粗轧---热处理-表面清刷-精轧-分切-检验-包装入库。

步骤A中：1)配料：按1吨炉料配比各类金属配比量如下：碲：2-4Kg、硅：0.2-0.5Kg银：0.2-0.5Kg、钙：0.02-0.05Kg、磷：0.02-0.05Kg，镧：0.02-0.05Kg铈：0.02-0.05Kg；分别称重下炉；余量为铜；

2)熔炼铸造：采用熔炼、保温工频有芯感应联体电炉采用水平连续铸造，加料顺序：1/2铜-硅铜硅中间合金-银铜中间合金-铜碲中间合金--1/4铜-钙—磷铜中间合金--铜镧中间合金--1/4铜—铜铈中间合金，添加覆盖剂：烤红木炭，厚度不小于150mm，熔炼温度：1220-1250℃，出炉温度：1180-1200℃；

3)收卷：采用伺服牵引无心收卷成重量约2t。

步骤B中1)无氧合金杆铣面：采用无心车对合金杆进行铣削；

2)放盘-牵引矫直-加热：采用定制的中频在线加热装置，加热温度380-420℃；

3)连续挤压：采用400连续挤压机挤压成不同直径的无氧铜棒坯料；

4)无氧铜棒铣面：采用无心车对合金杆进行铣削；

5)10-20拉车：拉拔成不同直径的铜棒；

6)锯切—矫直抛光-定尺：初锯定长后经二辊矫直抛光机矫直抛光达走芯机加工要求的成品棒材。

步骤C中1)无氧合金杆铣面：采用无心车对合金杆进行铣削；

2)放盘-牵引矫直-加热：采用定制的中频在线加热装置，加热温度380-420℃；

3)连续挤压：采用400连续挤压机挤压成厚度12-16mm*宽度120-180的无氧铜合金带坯料；

4)冷轧：采用二辊可逆轧机进行冷轧，依次经过粗轧和中轧两步，将挤压铜合金带坯加工成冷轧铜合金半成品带坯或板材；

5)板材落料：采用液压剪板机对铸锭进行冲断，其中落料长度L的计算公式为，

L＝(成品长度+100～150(MM))×成品厚度/坯料厚度

6)矫直：采用矫平机对铜合金板进行矫直；

7)带坯半成品热处理：采用在线连续固溶炉对铜合金带坯进行热处理，温度为800-900℃，加热时间为2-3小时；

8)清刷：将铜合金板(带坯)吊入清洗缸中，清洗翻缸次数不小于3次，直到铜合金板表面不含有氧化铜为止；采用清刷机机对铜合金板进行研磨，消除带坯表面麻点和渣缺陷；

9)烘干：采用烘干炉对研磨后的铜合金板进行烘干，烘干温度300℃—400℃，烘干时间3-6分钟；

10)精轧：采用二辊精轧机轧制成不同厚度的板材，采用四辊精轧机轧制成不同厚度的带材；

11)剪切：采用剪板机或液压剪板机安装成品要求对铜合金板进行剪切；采用分切机分切成所需不同宽度和厚度的带材；

12)检验入库：铜合金板成品检验，将合格的铜合金板成品包装入库。

本发明的有益效果是：CUCp12抗粘、抗电弧高导中强铜合金材料的规格能够满足不同型号继电器所需的触头及动簧片需求。可通过挤压拉拔或轧制成不同规格直径的棒材，可经热、冷墩或机加成不同形状的触头，通过轧制压延成不同厚度、不同宽度的板、带材，冲压成不同形状的动簧片；确保继电器的触点具有良好的导电性、导热率、抗氧化和耐烧蚀性，当电路中存在浪涌电流时，不易发生触点瞬间粘连。

符合陶瓷钎焊工艺要求，确保经780-800℃钎焊的温度下，具有良好的高温软化性能，解决触点的熔断、粘连将会导致产品寿命短的问题。

材料本身具有通电动簧片与触点接触不产生电弧，且抗粘性能好。

具体实施方式

实施例1,一种高压继电器触头的动簧片用铜合金材料，铜合金材料由材料A、材料B和材料C组成，该铜合金材料各组份的重量份数为材料A90-98份，材料B0.5-5份，材料C0.04-0.1份。

所述的材料A为主材料铜，所述的铜为94-95份。

所述的材料B为辅材料，包括碲、硅、银、钙和磷，所述的碲：0.2-2份、硅：0.2-1份、银：0.2-1份、钙：0.02-0.05份、磷：0.02-0.05份。

所述的材料C为稀土材料，包括镧和铈，所述的镧：0.002-0.05份、铈：0.002-0.05份。

一种高压继电器触头的动簧片用铜合金材料的加工工艺，其加工工艺包括以下步骤：

步骤A：铸造工艺：CUCp12无氧合金杆：通过配比中间合金--熔炼--通过电磁搅拌水平连续铸造--伺服牵引--无芯收卷；

步骤B：无氧铜合金棒生产工艺：CUCp12无氧铜合金棒：无氧合金杆铣面-放盘-牵引矫直-加热-连续挤压-收盘-铣面车皮-矫直-拉拔-锯切—矫直抛光-定尺-检验-包装入库；

步骤C：CUCp12无氧铜合金带(板)材：无氧合金杆铣面-放盘-牵引矫直-加热-连续挤压-收盘—两辊可逆轧机粗轧---热处理-表面清刷-精轧-分切-检验-包装入库。

步骤A中：1)配料：按1吨炉料配比各类金属配比量如下：碲：2-4Kg、硅：0.2-0.5Kg银：0.2-0.5Kg、钙：0.02-0.05Kg、磷：0.02-0.05Kg，镧：0.02-0.05Kg铈：0.02-0.05Kg；分别称重下炉；余量为铜；

2)熔炼铸造：采用熔炼、保温工频有芯感应联体电炉采用水平连续铸造，加料顺序：1/2铜-硅铜硅中间合金-银铜中间合金-铜碲中间合金--1/4铜-钙—磷铜中间合金--铜镧中间合金--1/4铜—铜铈中间合金，添加覆盖剂：烤红木炭，厚度不小于150mm，熔炼温度：1220-1250℃，出炉温度：1180-1200℃；

3)收卷：采用伺服牵引无心收卷成重量约2t。

铸造，采用熔炼、保温工频有芯感应联体电炉采用水平连续铸造，水平连续铸造：采用带底座石墨喷涂碳化硅结晶器x电磁搅伴水平连续伺服引铸直径20的元氧合金杆，铸造温度：1180～1200℃，铸造速度200-220mm/分钟，水压2-3Mpa，节距；1.8-2mm；反推0.2-0.5mm。

步骤B中1)无氧合金杆铣面：采用无心车对合金杆进行铣削；

2)放盘-牵引矫直-加热：采用定制的中频在线加热装置，加热温度380-420℃；

3)连续挤压：采用400连续挤压机挤压成不同直径的无氧铜棒坯料；

4)无氧铜棒铣面：采用无心车对合金杆进行铣削；

5)10-20拉车：拉拔成不同直径的铜棒；

6)锯切—矫直抛光-定尺：初锯定长后经二辊矫直抛光机矫直抛光达走芯机加工要求的成品棒材。

CUCp12无氧合金棒连续挤压加工工艺：所述步骤B/1/2/4/6)，铣面，其的单面铣削厚度在1-2mm之间，消除铸杆表面缺陷；所述采用定制的中频在线加热装置，实现连续挤压；采用无心车对合金杆进行铣削，消除连续挤压棒坯表面皮下分层缺陷；采用二辊矫直抛光机矫直抛光达走芯机加工要求的成品棒材。

步骤C中1)无氧合金杆铣面：采用无心车对合金杆进行铣削；

2)放盘-牵引矫直-加热：采用定制的中频在线加热装置，加热温度380-420℃；

3)连续挤压：采用400连续挤压机挤压成厚度12-16mm*宽度120-180的无氧铜合金带坯料；

4)冷轧：采用二辊可逆轧机进行冷轧，依次经过粗轧和中轧两步，将挤压铜合金带坯加工成冷轧铜合金半成品带坯或板材；

5)板材落料：采用液压剪板机对铸锭进行冲断，其中落料长度L的计算公式为，

L＝(成品长度+100～150(MM))×成品厚度/坯料厚度

6)矫直：采用矫平机对铜合金板进行矫直；

7)带坯半成品热处理：采用在线连续固溶炉对铜合金带坯进行热处理，温度为800-900℃，加热时间为2-3小时；

8)清刷：将铜合金板(带坯)吊入清洗缸中，清洗翻缸次数不小于3次，直到铜合金板表面不含有氧化铜为止；采用清刷机机对铜合金板进行研磨，消除带坯表面麻点和渣缺陷；

9)烘干：采用烘干炉对研磨后的铜合金板进行烘干，烘干温度300℃—400℃，烘干时间3-6分钟；

10)精轧：采用二辊精轧机轧制成不同厚度的板材，采用四辊精轧机轧制成不同厚度的带材；

11)剪切：采用剪板机或液压剪板机安装成品要求对铜合金板进行剪切；采用分切机分切成所需不同宽度和厚度的带材；

12)检验入库：铜合金板成品检验，将合格的铜合金板成品包装入库。

CUCp12无氧合金板带坯连续挤压加工工艺：所述步骤C/3/7/8/6)采用400连续挤压机挤压成厚度12-16mm*宽度120-180的无氧铜合金带坯料；采用在线连续固溶炉对铜合金带坯进行热处理，获得进一步满足冷加工性能要求；采用清刷机机对铜合金板进行研磨，消除带坯表面麻点和渣缺陷，经四辊精轧所获得所需动簧片板带成品。

本发明提出了一种结构紧凑的一种高压继电器触头的动簧片用铜合金材料及其加工工艺，CUCp12抗粘、抗电弧高导中强铜合金材料的规格能够满足不同型号继电器所需的触头及动簧片需求。可通过挤压拉拔或轧制成不同规格直径的棒材，可经热、冷墩或机加成不同形状的触头，通过轧制压延成不同厚度、不同宽度的板、带材，冲压成不同形状的动簧片；确保继电器的触点具有良好的导电性、导热率、抗氧化和耐烧蚀性，当电路中存在浪涌电流时，不易发生触点瞬间粘连。

符合陶瓷钎焊工艺要求，确保经780-800℃钎焊的温度下，具有良好的高温软化性能，解决触点的熔断、粘连将会导致产品寿命短的问题。

材料本身具有通电动簧片与触点接触不产生电弧，且抗粘性能好。

最后说明的是，选取上述实施例并对其进行了详细的说明和描述是为了更好的说明本发明专利的技术方案，并不是想要局限于所示的细节。本领域的技术人员对本发明的技术方案进行修改或同等替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围的，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。