阅读说明：本技术 一种高耐磨电磁导电触头的制造方法 (Manufacturing method of high-wear-resistance electromagnetic conductive contact ) 是由 张敬敏 于 2019-12-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高耐磨电磁导电触头的制造方法,该导电触头的磁芯基体是具有甲基聚硅氧烷典型结构的压敏胶体,具有软磁性能的填料是通过粉末冶金的形式将软磁性金属材料与10wt％左右的二硼化钛混合,采用特殊方式烧结获得,芯体中还添加石墨粉；本发明的线圈材料与苯胺改性碳纤维铝芯复合导线,除了具有良好导电性外,其结构强度、与芯体的结合稳定性都优于常规技术。本发明自润滑、高耐磨、磁导率高。(The invention discloses a method for manufacturing a high-wear-resistance electromagnetic conductive contact, wherein a magnetic core matrix of the conductive contact is a pressure-sensitive colloid with a typical structure of methyl polysiloxane, a filler with soft magnetic property is obtained by mixing a soft magnetic metal material and about 10 wt% of titanium diboride in a powder metallurgy manner and sintering in a special manner, and graphite powder is also added into a core body; the coil material and aniline modified carbon fiber aluminum core composite wire has good conductivity, and the structural strength and the combination stability with the core body are superior to those of the conventional technology. The invention has the advantages of self-lubricating property, high wear resistance and high magnetic conductivity.)

一种高耐磨电磁导电触头的制造方法

技术领域

本发明涉及电气装置技术领域，尤其涉及一种高耐磨电磁导电触头的制造方法。

背景技术

电力系统的三相短路和两相短路接地故障对断路器触头的电气寿命有重要影响。根据专业人员研究，通过应用电力系统分析软件包(PSASP)建立了各元件的数学模型及仿真模型,模拟了不同短路故障后断路器的动态状态。仿真结果表明,触头磨损量会直接导致不同区域和程度的短路故障,而短路电流的大小又反过来直接影响断路器触头的电磨损量和电寿命。

目前常规技术中还没有针对现有触头的耐磨损性能改造和升级的现有研究，可以确定的是，为提升触头性能，需在以下几个方向进行改进:1、增加自润滑性能；2、提升耐磨性；3提高磁导率。

因此，市面上急需一种自润滑、高耐磨、磁导率高的高耐磨电磁导电触头及其制造方法。

发明内容

本发明旨在提供一种自润滑、高耐磨、磁导率高的高耐磨电磁导电触头制造方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种高耐磨电磁导电触头的制造方法，包括以下步骤：

1)原料准备

①原材料准备：按重量份准备纯铁粉10份-12份、纯镍粉40份-45份、纳米二硼化钛粉末5份-6份、石墨粉5份-8份、相对分子质量22000-24000且M/Q0.75-0.9的甲基乙烯基硅树脂50份-55份、黏度1.7×10⁶mPa·s-1.9×10⁶mPa·s的α,ω-二羟基聚硅氧烷20份-25份、二丁基二月桂酸酯0.5份-0.8份、足量碳纤维铝芯复合导线、足量苯胺、过硫酸铵引发剂0.2份-0.5份；

②辅材准备：准备足量质量浓度20％的硝酸水溶液、足量乙二醇、足量3-羟基-1,3,5-戊三酸、足量甲苯、足量按体积比3：1配比的浓硫酸与浓硝酸的混合液，足量10％溶质质量分数的盐酸水溶液；

2)液体部分制备

①将阶段1)步骤①准备的甲基乙烯基硅树脂、α,ω-二羟基聚硅氧烷浸入与混合物总质量相等的甲苯，搅拌均匀，获得混合有机液；

②将步骤①获得的混合有机液加热至105℃-110℃，然后在混合有机液内逐渐滴加阶段1)步骤①准备的二丁基二月桂酸酯，反应3h-3.5h，获得无色透明液体，该无色透明液体即为液体部分；

3)芯体制备

①采用氧化镁坩埚为容器，将阶段1)步骤①准备的纯铁粉和纯镍粉全部混合均匀后填入坩埚中，获得待熔炼材料；

②采用真空感应熔炼方法熔炼步骤①获得的待熔炼材料，升温前抽真空至1×10^{- 2}Pa-1×10^-3Pa，待到温后原料开始熔化时计时，保温20min-23min后停止加热并采用氮气速冷，然后出炉脱模，获得粗糙磁芯；

③将步骤②获得的粗糙磁芯机械球磨成粒度3000目-5000目的微粉，获得软磁微粉；

④将软磁微粉与阶段1)步骤①准备的石墨粉混合均匀后投入阶段2)获得的的液体部分中，超声波分散40min-45min，获得混浊液，静置至混浊液黏度25000mPa·s-28000mPa·s后，按设计所需的芯体尺寸进行注塑成型，脱模干燥后，即获得所需导电磁芯；

4)导线制备

①将阶段1)步骤①准备的碳纤维铝芯复合导线完全浸入阶段1)步骤②准备的浓硫酸与浓硝酸的混合液，采用200W-250W超声波处理3.5h-4h，获得羧化钝化复合导线，然后采用清水将复合导线漂洗干净；

②将步骤①获得的羧化钝化复合导线浸入阶段1)步骤②准备的盐酸水溶液中，将盐酸水溶液浸入-5℃～-10℃的冰浴，以120rpm/min-150rpm/min的速率开启搅拌，然后投入阶段1)步骤①准备的苯胺，最后以10％/min的质量速率在反应液中投入阶段1)步骤①准备的过硫酸铵引发剂，搅拌40min-50min，取出反应液将其在-5℃～-10℃冰箱内静置0.5天-1天，滤出固化物，并采用乙醇与水分别漂洗至漂洗干净，获得改性复合导线；

5)高耐磨电磁导电触头成型

①将阶段4)获得的改性复合导线卷绕在阶段3)获得的导电磁芯表面，即获得所需高耐磨电磁导电触头。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：(1)本发明的磁芯基体是具有甲基聚硅氧烷典型结构的压敏胶体，其它的功能填料在压敏胶本体的作用下均匀分布、互相促进，获得了整体1.1kN/m的180°剥离强度、0.85MPa左右的剪切强度，而且作为线圈材料的苯胺改性碳纤维铝芯复合导线与基体间结合力好，在频繁的开关中不易挪位、变形。(2)本发明的芯体基体为压敏材料，随着吸合后的变形，能缩短其内良导体(银粉等)的路径、增加其概念直径，明显提升电导率。(3)本发明的磁芯与传统的磁芯为整体硬质结构不同，而是将软磁性材料研磨成粉后与功能助剂二硼化钛混合，作为功能填料填充至基体中，获得树脂基柔化导电软磁性芯体，既获得了铁镍合金磁导率大，矫顽力小的优点，又回避了铁镍合金对应力敏感的缺陷，使用性能好，同时由于是粉末冶金的功能填料且混有石墨，本质灭弧能力强，还具有了一定的自润滑能力。(4)本发明特制的软磁材料实质上是通过粉末冶金的形式将软磁性金属材料与10wt％左右的二硼化钛混合，采用特殊方式烧结，获得的触头材料功能部分由于二硼化钛相的作用，硬度和导电率均更高，因此作为硬质颗粒存在于树脂基体中，同时配合具有良好润滑性能的石墨粉和柔性基体，使本发明获得了良好的表面耐磨性。(5)本发明采用了常规电磁触头没有采用的结构，即将软磁性功能材料混入柔性基体中，获得了整体柔软的碰撞芯体，由于柔软碰撞面的存在，与目标端自适应贴合，因而不会存在传统触头因老化后机械性能降低或触头变形导致的接触不良，因此使用寿命长且贴合性好。(6)本发明不同于常规技术存在金属反复弯折的问题，而是通过柔性芯体的弹性变形完成的，因而本发明本质抗疲劳。(7)本发明的芯体为柔性碰撞体，同时本身质量轻，冲击动能本来就低，兼有柔性缓冲，因而本发明具有良好的抗冲击性能。因此，本发明具有自润滑、高耐磨、磁导率高的特性。

具体实施方式

实施例1：

一种高耐磨电磁导电触头的制造方法，包括以下步骤：

1)原料准备

①原材料准备：按重量份准备纯铁粉10份-12份、纯镍粉40份-45份、纳米二硼化钛粉末5份-6份、石墨粉5份-8份、相对分子质量22000-24000且M/Q0.75-0.9的甲基乙烯基硅树脂50份-55份、黏度1.7×10⁶mPa·s-1.9×10⁶mPa·s的α,ω-二羟基聚硅氧烷20份-25份、二丁基二月桂酸酯0.5份-0.8份、足量碳纤维铝芯复合导线、足量苯胺、过硫酸铵引发剂0.2份-0.5份；

②辅材准备：准备足量质量浓度20％的硝酸水溶液、足量乙二醇、足量3-羟基-1,3,5-戊三酸、足量甲苯、足量按体积比3：1配比的浓硫酸与浓硝酸的混合液，足量10％溶质质量分数的盐酸水溶液；

2)液体部分制备

①将阶段1)步骤①准备的甲基乙烯基硅树脂、α,ω-二羟基聚硅氧烷浸入与混合物总质量相等的甲苯，搅拌均匀，获得混合有机液；

②将步骤①获得的混合有机液加热至105℃-110℃，然后在混合有机液内逐渐滴加阶段1)步骤①准备的二丁基二月桂酸酯，反应3h-3.5h，获得无色透明液体，该无色透明液体即为液体部分；

3)芯体制备

①采用氧化镁坩埚为容器，将阶段1)步骤①准备的纯铁粉和纯镍粉全部混合均匀后填入坩埚中，获得待熔炼材料；

②采用真空感应熔炼方法熔炼步骤①获得的待熔炼材料，升温前抽真空至1×10^{- 2}Pa-1×10^-3Pa，待到温后原料开始熔化时计时，保温20min-23min后停止加热并采用氮气速冷，然后出炉脱模，获得粗糙磁芯；

③将步骤②获得的粗糙磁芯机械球磨成粒度3000目-5000目的微粉，获得软磁微粉；

④将软磁微粉与阶段1)步骤①准备的石墨粉混合均匀后投入阶段2)获得的的液体部分中，超声波分散40min-45min，获得混浊液，静置至混浊液黏度25000mPa·s-28000mPa·s后，按设计所需的芯体尺寸进行注塑成型，脱模干燥后，即获得所需导电磁芯；

4)导线制备

①将阶段1)步骤①准备的碳纤维铝芯复合导线完全浸入阶段1)步骤②准备的浓硫酸与浓硝酸的混合液，采用200W-250W超声波处理3.5h-4h，获得羧化钝化复合导线，然后采用清水将复合导线漂洗干净；

②将步骤①获得的羧化钝化复合导线浸入阶段1)步骤②准备的盐酸水溶液中，将盐酸水溶液浸入-5℃～-10℃的冰浴，以120rpm/min-150rpm/min的速率开启搅拌，然后投入阶段1)步骤①准备的苯胺，最后以10％/min的质量速率在反应液中投入阶段1)步骤①准备的过硫酸铵引发剂，搅拌40min-50min，取出反应液将其在-5℃～-10℃冰箱内静置0.5天-1天，滤出固化物，并采用乙醇与水分别漂洗至漂洗干净，获得改性复合导线；

5)高耐磨电磁导电触头成型

①将阶段4)获得的改性复合导线卷绕在阶段3)获得的导电磁芯表面，即获得所需高耐磨电磁导电触头。

根据本实施例生产的样品，其常温性能如下：表面与铜(对面导体常用材料)静摩擦系数0.12，优于银与铜的0.2左右，也优于铜与铝的0.35，表面硬度140HV-165HV，高于纯铜或纯铝；磁芯整体180°剥离强度约为1.1kN/m；剪切强度0.85MPa左右；初始电导率300S/m-350S/m，受压后可提升至470S/m左右。

对所公开的实施例的上述说明，仅为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。