一种银基六元合金电接触材料及其制备方法 |
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| 申请号 | CN201610478911.4 | 申请日 | 2016-06-24 | 公开(公告)号 | CN106011704A | 公开(公告)日 | 2016-10-12 |
| 申请人 | 四川艾尔法泰克科技有限公司; | 发明人 | 王宁; 陈海军; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种电 接触 材料及其制备方法，具体涉及一种 银 基六元 合金 电接触材料及其制备方法。一种银基六元合金电接触材料，由以下重量百分比成分组成：二 氧 化 钛 纳米 纤维 0.02～2％，Pd 20～25％，Cu 15～20％，Pt 5～10％，Au 5～10％，余量为Ag及不可避免的杂质。本发明银基六元合金电接触材料分散均匀，结合良好。少量氧化钛纳米纤维加入可以显著提高合金材料的硬度，显著提高合金材料的 耐磨性 。另外，本发明提供的银基六元合金电接触材料，较 现有技术 Pd含量降低，降低了成本。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种银基六元合金电接触材料，其特征在于：由以下重量百分比成分组成：二氧化钛纳米纤维0.02～2％，Pd 20～25％，Cu 15～20％，Pt 5～10％，Au 5～10％，余量为Ag及不可避免的杂质。 |
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| 说明书全文 | 一种银基六元合金电接触材料及其制备方法技术领域[0001] 本发明涉及一种电接触材料及其制备方法，具体涉及一种银基六元合金电接触材料及其制备方法。 背景技术[0002] 电触头亦称触点、接点或触头，是电器开关、仪器仪表等中的接触部件，担负着接通、承载与分断电流的任务，因此，它的性能直接影响着开关电器及仪器仪表运行的可靠性。作为电接触材料，要求其要具有高可靠性和抗腐蚀能力、长的耐久性、以及低挥发损耗。Pt、Pd、Au、Ag及其合金具有优良的电学性能和抗熔焊、抗氧化、抗烧损，是高可靠性的电接触材料，广泛应用于发动机、微电机、接插件、继电器、电位计等精密仪器中。 [0003] Pd基合金由于其良好的性能，自上个世纪六十年代以来被广泛用于弹性电刷、滑动接点、滑环、低压直流开闭触点、多谐振荡器触点、集成印刷电路触点等电接触材料中。典型的一种Pd基合金为Palliney—6型Pd基六元合金(成分为：Pa35Ag30Cu14Au10Pt10Zn1)。现有的Pd基合金通常Pd含量较高(35％左右)，但由于Pd的强度、电导率较低，易氧化；另外，Pd易与环境中的有机物作用生成金属络合物，从而导致接触电阻增大；并且这种合金在使用过程中，挥发损失较大，金属转移严重，其化学稳定性，高温抗氧化挥发能力，抗火花抗电弧的侵蚀能力较差。所有这些因素均会影响Pd基合金电接触材料的使用性能，降低其使用寿命和可靠性。 [0004] 纳米二氧化钛纤维具有大的比表面积，表面原子数、表面能和表面张力随着粒径的下降急剧增加，小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应等导致纳米微粒的热、磁、光、敏感特性和表面稳定性等不同于常规粒子。由于纳米二氧化钛纤维电子结构所具有的特点，使其能够有效改善合金材料的电学和热学性质，同时由于纳米二氧化钛纤维能够在合金材料形成空间网状结构，是的合金的机械性能也得到明显的改善，使其特别适合应用于电子工业领域。 [0005] 随着电子工业的进步和发展，电子仪器、设备和装备日趋向着高可靠性，长寿命方向发展，研究和使用具有高可靠性的电接触材料显得尤为重要和必要。 发明内容[0006] 本发明所要解决的技术问题是提供一种具有优异的力学性能、电学性能和使用性能的银基六元合金电接触材料。 [0007] 本发明一种银基六元合金电接触材料，由以下重量百分比成分组成：二氧化钛纳米纤维0.02～2％，Pd 20～25％，Cu 15～20％，Pt 5～10％，Au 5～10％，余量为Ag及不可避免的杂质。 [0008] 进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种银基六元合金电接触材料，由以下重量百分比成分组成：二氧化钛纳米纤维0.02～1％，Pd 20～25％，Cu 15～20％，Pt 8～10％，Au 8～10％，余量为Ag及不可避免的杂质。 [0009] 进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种银基六元合金电接触材料，由以下重量百分比成分组成：二氧化钛纳米纤维1％，Pd 20％，Cu 15％，Pt 10％，Au10％，余量为Ag及不可避免的杂质。 [0010] 上述所述一种银基六元合金电接触材料，其中所述Au、Pt、Pd、Ag的纯度均≥99.95％，Cu的纯度≥99.9％。 [0011] 上述所述一种银基六元合金电接触材料，其中所述二氧化钛纳米纤维由以下方法制备而成： [0012] a、前驱体溶液的制备：取20～70wt％乙醇、5～0wt％乙酸、5～30wt％钛前驱体、1～20wt％PVP，搅拌4～24h，得到前驱体溶液； [0013] b、气纺丝制备氧化钛纤维：将a步骤制备得到的前驱体溶液在0.1～1MPa、湿度为5～75％下进行气纺丝，得到棉花状氧化钛纤维； [0015] 进一步的，上述所述一种银基六元合金电接触材料，其中所述钛前驱体为有机钛，优选为钛酸四异丙酯、钛酸丁酯、异丙醇钛、乙二醇钛、钛酸乙酯、钛酸正丁酯、钛酸酯中的至少一种。 [0017] 本发明还提供一种银基六元合金电接触材料的制备方法。 [0018] 上述一种银基六元合金电接触材料的制备方法，具体为：取以下重量百分比成分：二氧化钛纳米纤维0.02～2％，Pd 20～25％，Cu 15～20％，Pt 5～10％，Au 5～10％，余量为Ag，真空熔炼，制成铸锭，将铸锭进行冷轧开坯、中间热处理后得到铸态合金，再对铸态合金进行均匀化的时效处理，即得二氧化钛纳米纤维增强的银基六元合金电接触材料。 [0020] 本发明以氧化钛纳米纤维与贵金属为原料，采用真空熔炼，并对铸态合金进行均匀化时效处理的方法，制备出分散均匀，结合良好的银基六元合金电接触材料。少量氧化钛纳米纤维加入到金属中可与金属形成金属化合物，可以显著提高合金材料的硬度，另外少量氧化钛纳米纤维还可以在金属表面形成一层纤维层，可以显著提高合金材料的耐磨性，由于硬度和耐磨性的提高使得采用本发明提供的银基六元合金电接触材料制作的电接触点的使用寿命能够得到显著延长。另外，本发明提供的银基六元合金电接触材料，其中Pd含量较现有的Pd基六元合金中Pd含量较低，而Ag含量较高(34.8～54.98wt％)，在一定程度上克服了现有Pd基六元合金电接触材料存在的由于Pd含量较高所带来的技术问题。 具体实施方式[0021] 本发明一种银基六元合金电接触材料，由以下重量百分比成分组成：二氧化钛纳米纤维0.02～2％，Pd 20～25％，Cu 15～20％，Pt 5～10％，Au 5～10％，余量为Ag及不可避免的杂质。 [0022] 进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种银基六元合金电接触材料，由以下重量百分比成分组成：二氧化钛纳米纤维0.02～1％，Pd 20～25％，Cu 15～20％，Pt 8～10％，Au 8～10％，余量为Ag及不可避免的杂质。 [0023] 进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种银基六元合金电接触材料，由以下重量百分比成分组成：二氧化钛纳米纤维1％，Pd 20％，Cu 15％，Pt 10％，Au10％，余量为Ag及不可避免的杂质。 [0024] 上述所述一种银基六元合金电接触材料，其中所述Au、Pt、Pd、Ag的纯度均≥99.95％，Cu的纯度≥99.9％。 [0025] 上述所述一种银基六元合金电接触材料，其中所述二氧化钛纳米纤维由以下方法制备而成： [0026] a、前驱体溶液的制备：取20～70wt％乙醇、5～0wt％乙酸、5～30wt％钛前驱体、1～20wt％PVP，磁力搅拌4～24h，得到前驱体溶液； [0027] b、气纺丝制备氧化钛纤维：将a步骤制备得到的前驱体溶液在0.1～1MPa、湿度为5～75％下进行气纺丝，得到棉花状氧化钛纤维； [0028] c、制备氧化钛纳米纤维：将b步骤得到的棉花状氧化钛纤维在200～750℃下烧结1～10h，冷却至室温，球磨，水洗至少3次，干燥，即得。 [0029] 进一步的，上述所述一种银基六元合金电接触材料，其中所述钛前驱体为有机钛，优选为钛酸四异丙酯、钛酸丁酯、异丙醇钛、乙二醇钛、钛酸乙酯、钛酸正丁酯、钛酸酯中的至少一种。 [0030] 上述所述一种银基六元合金电接触材料，其拉伸强度为1400～1700MPa，维氏硬度为300～500，弹性模量为100～150GPa，接触电阻15～20mΩ，电阻率30～35μΩ·cm。 [0031] 上述一种银基六元合金电接触材料的制备方法，具体为：取以下重量百分比成分：二氧化钛纳米纤维0.02～2％，Pd 20～25％，Cu 15～20％，Pt 5～10％，Au 5～10％，余量为Ag，真空熔炼，制成铸锭，将铸锭进行冷轧开坯、中间热处理后得到铸态合金，再对铸态合金进行均匀化的时效处理，即得二氧化钛纳米纤维增强的银基六元合金电接触材料。均匀化时效处理主要是指在结晶温度下的长时间退火处理，主要作用是消除材料结晶过程中枝晶偏析严重所造成的化学成分不均匀以及夹杂物的偏聚等，提高材料性能。 [0032] 上述所述一种银基六元合金电接触材料的制备方法，其中所述时效处理的温度为400～900℃，时间为5～96h。 [0033] 下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。 [0034] 实施例1 [0035] 用纯度分别为99.95％的Au、Pt、Pd、Ag，纯度99.9％的Cu和氧化钛纳米纤维，按照表1中的配方进行配料，在真空感应炉中，在氮气、氩气等惰性气体保护气氛下进行熔炼，制成铸锭，然后对铸锭进行冷轧开坯，之后再对铸态合金进行均匀化时效处理。制备出三种不同组分的Ag基六元合金电接触材料(分别为样品1、2、3)，然后分别利用这三种电接触材料制作三种电接触点(冲压成型后需经350℃时效处理)，分别表示为电接触点样品a、b、c。同时采用Palliney—6型Pd基六元合金(成分为Pa35Ag30Cu14Au10Pt10Zn1)制作一个对比电接触点(样品d)。将电接触样品a、b、c和对比电接触点样品d进行对比测试，测试结果如表2、3所示。 [0036] 从表2可以看出，本发明提供的氧化钛纳米纤维增强的银基六元合金电接触材料的拉伸强度和硬度相比于Palliney—6型Pd基六元合金由明显的提高。从表3可以看出，本发明提供的氧化钛增强的银基六元合金电接触材料相比于Palliney—6型Pd基六元合金的使用寿命明显增加。 [0037] 表1具体实施方式的合金成分(重量％) [0038]编号 Au Pt Pd Cu 二氧化钛纳米纤维 Ag 样品1 10 10 25 20 0.02 余量 样品2 8 8 20 15 0.1 余量 样品3 10 10 20 15 1.0 余量 [0039] 表2具体实施例材料的性能 [0040] [0041] 表3本发明电接触材料的使用性能 |
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