專利名稱：含釔的金－銀－鋯基合金材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含有微量釔的金-銀-鋯基合金材料及它們在電接觸材料領(lǐng)域和導(dǎo)電連接線材料領(lǐng)域中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
金-銀合金有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和耐腐蝕性能，用途十分廣泛，常被用作要求高可靠性的輕負荷電接觸材料和半導(dǎo)體元器件、傳感器件的導(dǎo)電連接線材料。當(dāng)金含量為50-60重量％時，金-銀合金的電阻率、抗拉強度、彈性模量和硬度等性能分別達到最高值，之后，隨著含金量的降低，合金的電阻率降低了，但抗拉強度、硬度和耐腐蝕性能也隨之降低。通過在含金量低的Au-Ag合金中添加新的組元，可提高其抗拉強度和硬度，但常導(dǎo)致合金電阻率的大幅度增加。因而，對合金化元素種類和數(shù)量的選擇是改善Au-Ag基合金綜合性能的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有合金材料的不足，在提高合金抗拉強度、硬度和耐腐蝕性的同時，降低合金電阻率的增加幅度，使能在電接觸材料和導(dǎo)電連接線材料領(lǐng)域內(nèi)用含金量較低的Au-Ag合金取代含金量較高的合金，從而降低生產(chǎn)成本，取得明顯的經(jīng)濟效益。
本發(fā)明的目的是通過在金-銀合金合金中加入少量的鋯和微量的稀土元素釔實現(xiàn)的。所添加鋯的量是根據(jù)我們所測定的Au-Ag-Zr三元合金相圖來確定的，它低于鋯在Au-Ag合金中的固溶度極限。由于鋯的原子半徑較大，有明顯的固溶強化作用。在合金熔煉時，所加入的微量稀土元素釔能與原料中的有害雜質(zhì)及氣體形成高熔點化合物，這些化合物的一部分會浮于熔融合金表層成渣排出，清除了雜質(zhì)；另一部分會以顆粒狀彌散分布于合金晶界和晶粒內(nèi)部，有效地抑制晶粒長大。上述作用的綜合使合金的強度和耐腐蝕能力都得到提高。
本發(fā)明的金-銀-鋯基合金的組成為(重量％)Au 0～60，Zr 0.1～1.5和Y 0.01～0.5，余量為銀。優(yōu)先推薦的合金成分為(重量％)Au 1～50，Zr 0.05～0.8和Y 0.02～0.2，余量為銀。
本發(fā)明限定含鋯量為0.1～1.5重量％的理由為根據(jù)我們測定的Au-Ag-Zr三元合金相圖，鋯在Au-Ag合金中的固溶度隨金含量的增加而增加，在純銀中該固溶度小于0.1重量％，當(dāng)金含量為60重量％時該固溶度提高到1.5重量％左右。若合金中的鋯含量接近或超過其固溶度極限，則使得合金的晶格畸變過大，導(dǎo)致合金電阻率大幅升高。本發(fā)明中所添加鋯的量一般隨金含量的增加而加大，例如，在金含量為0的純銀中，鋯的含量不應(yīng)超過0.1重量％，而在金含量為50重量％的合金中，鋯的含量不應(yīng)超過1.2重量％。
本發(fā)明限定添加稀土釔的量為0.01～0.5重量％的理由為在本發(fā)明中，若所添加的稀土量過大，合金內(nèi)將出現(xiàn)過多的脆性金屬間化合物，導(dǎo)致電阻率升高、加工性能惡化及耐腐蝕性降低。
與現(xiàn)有的含金量相同的金-銀合金及常用的Au-Ag-Cu合金相比較，本發(fā)明所涉及的含鋯和釔的合金有以下優(yōu)點1.硬度和抗拉強度等力學(xué)性能有較大提高。
2.抗硫化腐蝕能力增強。表現(xiàn)在經(jīng)同樣條件的硫化處理后，與含金量相同的Au-Ag合金相比較，接觸電阻的增加量較小。
3.依椐綜合性能的提高，可用部分含金量相對較低的Au-Ag-Zr-Y合金取代含金量較高的Au-Ag合金及Au-Ag-Cu合金，從而降低了金的用量，使合金的成本相應(yīng)下降。
通過改變添加到合金中鋯和釔的量，可以調(diào)整合金的綜合性能。從表1.所列合金可以看出，本發(fā)明所涉及的金-銀-鋯-釔合金的綜合性能可分別與含金量高于它們的一些金-銀或金-銀-銅合金相近，在實際應(yīng)用中，通過替代，可以降低昂貴金屬黃金的用量。
本發(fā)明的合金可用于電接觸材料和導(dǎo)電連接線材料。
具體實施例方式
實施例1采用高頻感應(yīng)爐在真空充氬條件下熔煉得到合金鑄錠，進行機械加工和熱處理。最后在氬氣保護下于700℃退火20分鐘，測定其硬度、抗拉強度和電阻率。為進行抗硫化性能測試，樣品被軋制為厚0.4mm的片材，先在大氣中對表面拋光的樣品進行接觸電阻測量，然后將片材暴露于硫化氣氛中(SO2濃度為2ppm，飽和濕度，溫度25℃)，10天后取出以同樣條件測量經(jīng)硫化腐蝕后樣品的接觸電阻。由于在硫化氣氛中合金表面會形成高電阻率的硫化物薄膜，使接觸電阻變大，計算出硫化前后的接觸電阻比值R(R＝硫化后接觸電阻/硫化前接觸電阻)，R越接近1，說明材料表面形成硫化物薄膜的速度越慢，在硫化氣氛中越穩(wěn)定，材料的耐腐蝕能力越強。表1列舉了部分本發(fā)明合金與常用金-銀合金及金-銀-銅合金的性能比較。
表1.合金性能比較

權(quán)利要求
1.一種含釔的金-銀-鋯基合金材料，其特征在于這種合金組成的重量百分比為Au 0～60，Zr 0.1～1.5和Y 0.01～0.5，余量為Ag。
2.一種如權(quán)利要求1所述的含釔的金-銀-鋯基合金材料，其特征在于這種合金組成的重量百分比為Au 1～50，Zr 0.05～0.8和Y 0.02～0.2wt.％，余量為Ag。
3.一種如權(quán)利要求1或2所述的合金的用途，其特征在于該合金用于電接觸材料或?qū)щ娺B接線材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了含釔的金—銀—鋯基合金材料，其組成為(重量％)Au 0～60，Zr 0.1～1.5和Y 0.01～0.5，余量為銀；最佳組成為(重量％)Au 1～50，Zr 0.05～0.8和Y 0.02～0.2wt.％，余量為銀。本發(fā)明的合金可用于電接觸材料和導(dǎo)電連接線材料。
文檔編號C22C5/06GK1958819SQ20061004886
公開日2007年5月9日 申請日期2006年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月29日
發(fā)明者張康侯 申請人:昆明貴金屬研究所