專利名稱：新型鉑合金電接觸材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型稀貴金屬電接觸材料鉬合金及其制備方法，屬于金屬材料領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
由于航空、航天、船舶、汽車、機電、電器、電子、通訊等領(lǐng)域發(fā)展的需要，高熔點、高 硬度、耐腐蝕、低接觸電阻、高抗熔焊性和耐電弧燒蝕能力強的新型電接觸材料已成為急需 材料，要求鉬合金電接觸材料具有⑴化學(xué)穩(wěn)定性高；⑵優(yōu)異的綜合高溫力學(xué)性能；⑶ 良好的制造加工性能；(4)低而穩(wěn)定的接觸電阻；(5)優(yōu)異的抗熔焊和耐電弧燒蝕性能；(6) 通過加入多元稀有金屬元素替代昂貴的貴金屬元素，降低原材料成本，節(jié)約貴金屬資源，實 現(xiàn)貴金屬材料的合理利用。鉬具有優(yōu)良的抗腐蝕性，如耐氧化、耐硫化和耐鹽水腐蝕等；在500°C 1500°C的 溫度范圍內(nèi)都具有低而穩(wěn)定的接觸電阻，熔點高(1772°C )，飽和蒸氣壓低，熔焊傾向小，耐 磨性好，是性能優(yōu)良的電接觸材料。但是，純鉬較軟，而且資源稀少價格昂貴，鉬的合金化是 其強化的主要途徑。鉬及其合金主要應(yīng)用于通斷電流低于10A、使用頻率高、使用條件要求苛刻，而銀 基、金基和鈀基合金均不能滿足要求的開關(guān)和接觸器中。在純鉬中通常添加銥、銠、釕、鎳等 合金元素，得到鉬合金電接觸材料。銥的熔點為2447°C，具有良好的高溫耐腐蝕能力，通常作為合金元素加入鉬中， 使合金的熔點提高，耐腐蝕能力增強，力學(xué)性能及抗電弧燒蝕能力提高。如Pt-Ir (5 30at% )合金熔點高于1780°C、硬度高(Hva2 > 300)、耐磨性好、抗氧化耐腐蝕能力強，在 弱電領(lǐng)域具有穩(wěn)定可靠的電接觸性能，具有最小的接觸電阻和最低的噪聲水平，在使用條 件要求最高的弱點開關(guān)電器中成為經(jīng)典的電接觸材料。鉬銥二元合金系在970°C高溫以上時為連續(xù)固溶體合金，在970°C以下時產(chǎn)生調(diào) 幅分解。一般的合金牌號為Pt-Ir5、Pt-Irl0、Pt-Ir20、Pt-Ir25等，合金具有高的熔點、硬 度，高的耐腐蝕能力和低的接觸電阻，是性能優(yōu)良的電接觸材料，在航空、航天、船舶等領(lǐng)域 廣泛應(yīng)用，如發(fā)動機點火接點、高靈敏度繼電器接點、船舶電螺徑重力擺繼電器接點，微電 機、電位器電刷和導(dǎo)電環(huán)等；另外，也是航向儀、地平儀、陀螺儀等精密傳感器的電位器或?qū)?電環(huán)等。它們在線路中執(zhí)行著接通、斷開和負(fù)載電流的任務(wù)，對電器、開關(guān)和過載保護器等 能否正常運行起著決定性作用。特別是在航空、航天等高技術(shù)領(lǐng)域，對鉬銥合金電接觸材料 的要求最為苛刻，要求具有長壽命和高可靠性。但是，經(jīng)過長期的使用發(fā)現(xiàn)，鉬銥合金電接觸材料存在不足，如(1)觸頭表面電 弧侵蝕坑嚴(yán)重，呈現(xiàn)凸起或凹坑；(2)金屬轉(zhuǎn)移明顯，使接點材料之間熔焊；(3)接觸器件失 效過早，影響整體部件的可靠性和電壽命等。目前，對Pt-Ir合金進行改進的方法有(1) 研制替代合金。如德國、日本研制的金基合金用于部分取代Pt-Ir合金，采用價格相對便宜 的Pd、Ru等貴金屬元素減少Pt、Ir貴金屬的含量等；美國宇航局(NASA)、法國公司研究的Pd-Ir、Pd-Re、Pd-W、Pd-Ag等合金；俄羅斯研究的Pt_Ir60合金等。但是該類合金加工性能 差，價格也較昂貴。(2)研究多元系合金。國內(nèi)自主研究開發(fā)了 Pt-Ir-Os、Pt-Ir-Rh、Pt-Ir-Ru、 Pt-Ir-RE等新材料，使Pt-Ir合金的綜合性能有所改善。但是，效果不突出，價格昂貴。(3)以過渡族金屬元素代替或部份替代貴金屬元素。如已有鈮、鉻、鋯、鎢、鎳等過 渡族元素在鉬中成功應(yīng)用，以及鈮、鐵、鎢、鋯等過渡族元素添加到銥中的成功應(yīng)用報道，但 是不能實現(xiàn)全部替代Pt-Ir合金的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，因此，有必要設(shè)計PtIrNbZrMoTaYbGdTb多元系鉬 合金組成，采用真空高頻或中頻熔煉爐制備合金，再通過軋制、拉拔、熱處理等工藝加工，制 備新型鉬合金，具有重要意義。本發(fā)明的新型鉬合金，其化學(xué)成份(重量％)為5.0 30.0Ir，0. 1 5.0Nb， 0. 1 5. OZr, 0. 1 5. OMo, 0. 1 5. OTa, 0. 1 5. OYb, 0. 1 5. OGd, 0. 1 5. 0Tb，余量為Pt。鉬合金的制備方法，其特征在于依序包括下列工藝步驟(1)選擇純度> 99. 99%的合金原材料，根據(jù)合金化學(xué)成份設(shè)計配方要求，在真空 中頻或高頻熔煉爐內(nèi)合金化，真空度> IXlO-3Pa ；(2)待熔體過熱溫度達到200°C 300°C后，進行真空澆注為板材或棒材，板材尺 寸為乒5 IOmmX 30 50mm，棒材尺寸為Φ6ι πι Φ 10mm，熔體的冷卻速率為> IXlO4K/
So(3)最終制備得PtIrNbZrMoTaYbGdTb多元系稀貴金屬合金材料(4)合金錠坯重量為IOOg IOOOg ；(5)合金通過軋制、拉拔、熱處理等工藝制備出板狀、棒狀或觸頭等形狀的成品。
具體實施例方式本發(fā)明鉬合金的制備方法，依序包括下列工藝步驟(1)選擇純度> 99. 99%的合金原材料，根據(jù)合金化學(xué)成份設(shè)計配方要求，在真空 中頻或高頻熔煉爐內(nèi)合金化，真空度> IXlO-3Pa ；(2)待熔體過熱溫度達到200°C 300°C后，進行真空澆注為板材或棒材，板材尺 寸為乒5 IOmmX 30 50mm，棒材尺寸為Φ6ι πι Φ 10mm，熔體的冷卻速率為> IXlO4K/
So(3)最終制備得PtIrNbZrMoTaYbGdTb多元系稀貴金屬合金材料(4)合金錠坯重量為IOOg IOOOg ；(5)合金通過軋制、拉拔、熱處理等工藝制備出板狀、棒狀或觸頭等形狀的成品。本發(fā)明的新型鉬合金材料的具體實施列為材料的熔點、密度、抗拉強度、延伸率、 硬度及電阻率等，具體如表1所示。表1. Pt合金的物理、力學(xué)和電學(xué)性能
權(quán)利要求
鉑合金電接觸材料，其特征在于其化學(xué)成份的重量百分比為5.0～30.0％Ir，0.1～5.0％Nb，0.1～5.0Zr，0.1～5.0％Mo，0.1～5.0Ta，0.1～5.0％Yb，0.1～5.0％Gd，0.1～5.0％Tb，余量為Pt。
2.鉬合金的制備方法，其特征在于依序包括下列工藝步驟(1)選擇純度>99. 99%的合金原材料，根據(jù)合金化學(xué)成份的重量百分比5.0 30. 0% lr,0. 1 5. 0% Nb，0. 1 5. OZr, 0. 1 5. 0 % Mo，0. 1 5. OTa, 0. 1 5. 0% Yb， 0. 1 5.0% Gd，0. 1 5.0% Tb，余量為Pt，配制，隨后在真空中頻或高頻熔煉爐內(nèi)合金化；(2)待熔體過熱溫度達到200°C 300°C后，進行真空澆注為板材或棒材，熔體的冷卻 速率為 > lX104K/s ；(3)最終制備得PtIrNbZrMoTaYbGdTb多元系稀貴金屬合金材料；(4)合金錠坯重量為IOOg IOOOg；(5)合金通過軋制、拉拔、熱處理等工藝制備出各種板狀、棒狀或觸頭形狀的成品。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉬合金的制備方法，其特征在于所述真空中頻或高頻熔煉爐 的真空度> lXl(T3Pa。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉬合金的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中真空澆注為 板材或棒材板材尺寸為乒5 IOmmX 30 50mm，棒材尺寸為Φ6mm Φ 10mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種稀貴金屬新型鉑合金電接觸材料及其制備方法，屬于電接觸材料。鉑銥合金的重量百分比化學(xué)成份為5.0～30.0Ir，0.1～5.0Nb，0.1～5.0Zr，0.1～5.0Mo，0.1～5.0Ta，0.1～5.0Yb，0.1～5.0Gd，0.1～5.0Tb，余量為Pt。其制備方法為將鉑(Pt)、銥(Ir)、鈮(Nb)、鋯(Zr)、鉬(Mo)、鉭(Ta)、鐿(Yb)、釓(Gd)、鋱(Tb)等金屬元素，按合金化學(xué)成分設(shè)計配方比例配好，在高頻或中頻熔煉爐中制備成PtIrNbZrMoTaYbGdTb九元合金，合金再通過軋制、拉拔、熱處理等工藝加工，最終形狀為板狀、棒狀或觸頭等成品。該合金材料具有高熔點，高硬度，耐腐蝕，低接觸電阻，高的抗熔焊能力和耐電弧燒蝕能力等特點，是性能優(yōu)良的電接觸材料，在航空、航天、船舶、汽車、機電、電器、電子、通訊等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。
文檔編號C22C5/04GK101948965SQ20101023716
公開日2011年1月19日 申請日期2010年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月27日
發(fā)明者劉滿門, 崔浩, 張吉明, 楊有才, 謝明, 趙九洲, 陳敬超, 陳松, 陳永泰 申請人:昆明貴金屬研究所