技术领域
[0001] 本
发明涉及金属材料领域，特别是涉及内
氧化型AgCuNiAl
合金电接触材料及其连续
铸造制备方法。
[0002] 背景技术
[0003] 银基电接触材料由于其接触
电阻低、抗
熔焊能
力强、耐磨损性能良好、抗电侵蚀能力强等特点得到了广泛应用，银及银合金是电器
开关、仪器、仪表等触头的主要电接触材料，触头材料性能好坏直接影响到电器、仪表的性能和寿命。国内外通常采用逐炉浇铸
凝固成扁
铸锭后，采用
轧机加工成片材，然后内氧化的方法制备AgCuONiO合金片材产品，此类逐炉熔炼的方法对设备和操作人员要求高、批量生产材料成分、性能一致性差，生产效率低，生产成本高，难以大批量生产，影响材料大量推广应用。
[0004] 发明内容
[0005] 本发明的目的是公开一种内氧化型AgCuNiAl合金的电接触材料及其制备方法，本发明采用
连铸法生产的AgCuNiAl合金电接触材料化学成分均匀(无Cu、Ni聚集)，可连续加料、熔炼铸造，实现规模化批量生产，
板坯含氧量≤10PPM，无氧化物、夹杂物、
缩孔等
缺陷，成品率高，生产成本低，大批量生产AgCuNiAl合金成分均匀、性能一致好，经后续加工和内氧化处理后，带材横向纵向性能差异小，极大地提升了材料综合性能。
[0006] 本发明AgCuNiAl合金材料的化学成分为：Cu3wt％～6wt％，Ni0.3wt％～0.6wt％，Al0.05wt％～0.1wt％，余量为Ag。此材料的特征为，由于Ni不溶于Ag中，是依靠Cu将Ni带入到合金中去，而Cu的含量较低，不足以能将Ni均匀的溶入到基体Ag中，用常规方法制备的合金中，Ni易产生聚集，导致材料化学成分偏析严重，均匀性较差，批量生产性能一致性差，难以大批量生产出性能稳定可靠的产品，而微量Al固熔于Ag中，由于Al易氧化，在AgCuNiAl合金内氧化过程中，优先氧化，从而阻止CuO、NiO氧化相聚集，促进内氧化
进程，提高合金强度。
[0007] 本发明的工艺步骤如下：
[0008] 以纯度Ag≥99.99％、Cu≥99.99％、Ni≥99.95％、Al≥99.99％为原料，按Cu3wt％～6wt％，Ni0.3wt％～0.6wt％，Al0.05wt％～0.1wt％，余量为Ag
质量百分比进行配料，适当增加易氧化烧损的Cu0.1％、Ni0.04％，按如下方法进行制备：
[0009] ①先将Cu、Ni、Al在
真空炉内(真空度≥10-1MPa)熔铸成中间合金铸锭；
[0010] ②将CuNiAl中间合金铸锭
轧制成厚度3～5毫米片材并剪切等分成4份，Ag原料等分成5份；
[0011] ③将连铸炉升温至700℃～900℃后，加入一份Ag原料，待Ag原料
熔化后，炉内通入纯度≥99.999％氩气进行搅拌，加入一份CuNiAl中间合金，待熔化后再加入Ag原料，熔化后加入一份CuNiAl中间合金，如此交替加入原料直至加完5份Ag原料、4份CuNiAl中间合金并加入
覆盖剂；
[0012] ④金属完全熔化后，精炼30min～60min，开始连续铸造，连铸板坯为厚度8mm，宽度160mm；铸完一炉如需继续熔铸，炉内留部分金属料，停止铸造，再按①②③步骤加料，保温精炼，再开始连续铸造，如此反复，直至铸完所有合金原料；
[0013] ⑤
冷轧开坯：采用两辊轧机开坯、道次
变形量控制在10％～15％，冷轧至厚度2.5毫米。
[0014] ⑥内氧化
热处理：600～700℃/8～12h；
[0015] ⑦表面清理：用机械和人工清理表面；
[0016] ⑧中间轧制：用四辊轧机冷轧，道次变形量控制在3％～10％，冷轧至厚度0.6毫米；
[0017] ⑨热处理：600～700℃/4～6h；
[0018] ⑩精轧：用四辊轧机冷轧，道次变形量控制在3％～6％，冷轧至厚度0.076～0.1毫米。
[0019] AgCuNiAl合金经内氧化后，CuO、NiO、Al2O3氧化相弥散分布于基体相中，对合金起到强化作用，同时，氧化物相能显著提高合金材料的耐电蚀、抗熔焊、耐磨损性能，在精密
电子器件领域有着广泛的应用前景。但由于此合金中的Ni在Ag中分布不均匀，易聚集，从而导致材料的性能一致性较差，影响了此材料规模化生产和应用。本发明提出在合金中添加微量金属Al，Al均匀分布在Ag基体中，除提高内氧化后合金强度外(见表3)，在AgCuNi合金内氧化过程中优先氧化，阻止CuO、NiO氧化相聚集；采用
连铸机熔炼连续铸造(简称连铸)的方法生产AgCuNiAl板坯，可连续加料、熔炼铸造、实现规模化批量生产，板坯无氧化物、夹杂物、缩孔等缺陷，成品率极高，降低生产成本，合金成分均匀，Cu、Ni和微量Al均匀分布在Ag基体中，大批量生产AgCuNiAl合金性能一致好，质量稳定可靠。
[0020] 本发明采用连铸方法所制备的带材的优点在于①合金化学成分均匀，
铸坯成分可控，可以控制合金中Cu含量：3wt％～6wt％，Cu误差±0.4％，Ni含量：0.3wt％～0.6wt％，Ni误差±0.05％；Al0.05wt％～0.1wt％；②制备的带材含氧量≤10PPM，无氧化物、夹杂物、缩孔等缺陷，横向和纵向性能差异小，批量生产材料成分、性能一致性好；③可连续大规模连铸生产(100公斤至数吨)无缩孔，大大提高此材料的生产效率和降低了生产成本，促进AgCuNiAl合金产品的推广应用；④本发明所述的电接触弹性材料不含Pb、Cd等有毒元素，属绿色环保材 料。
具体实施方式
[0022] 实施例一：以纯度Ag≥99.99％、Cu≥99.99％、Ni≥99.95％、Al≥99.99％为原料，按Cu4.1％wt％，Ni0.34％wt％，Al0.07wt％，余量为Ag质量百分比进行配料，按如下方法进行制备：
[0023] 1、先将Cu、Ni、Al在真空炉内(真空度≥10-1MPa)熔铸成中间合金铸锭；
[0024] 2、将CuNiAl中间合金铸锭轧制成厚度3～5毫米片材并剪切等分成4份，Ag原料等分成5份；
[0025] 3、将连铸炉升温至700℃～900℃后，加入一份Ag原料，待Ag原料熔化后炉内通入纯度≥99.999％氩气进行搅拌，加入一份CuNiAl中间合金，待熔化后再加入Ag原料，熔化后加入一份CuNiAl中间合金，如此交替加入原料(4份CuNiAl中间合金，5份Ag原料，每炉加料量在100-200公斤)直至加完，加入覆盖剂；
[0026] 4、金属完全熔化后，精炼30min～60min，开始连续铸造，连铸速度为(50mm/min～80mm/min)，连铸板坯为厚度8mm宽度160mm；
[0027] 5、采用两辊轧机开坯、道次变形量控制在10％～15％，厚度8mm板坯冷轧至厚度2.5毫米。
[0028] 6、600～700℃内氧化热处理8～12h；
[0029] 7、用机械和人工清理表面；
[0030] 8、用四辊轧机冷轧，道次变形量控制在3％～10％，冷轧至厚度0.6毫米；
[0031] 9、600～700℃内氧化热处理4～6h；
[0032] 10、用四辊轧机冷轧，道次变形量3％～10％，轧至厚度0.15mm；
[0033] 11、用滚剪机剪边；
[0034] 12、
真空退火温度300℃～350℃/3～4h；
[0035] 13、用四辊轧机精轧，道次变形量控制在3％～6％，冷轧至厚度0.076mm。
[0036] 14、用
汽油清洗厚度0.076mm带材并烘干；
[0038] 实施例二：以纯度Ag≥99.99％、Cu≥99.99％、Ni≥99.95％、Al≥99.99％为原料，按Cu5.1wt％，Ni0.44wt％，Al0.07wt％，余量为Ag质量百分比进行配料，按如下方法进行制备：
[0039] 1、先将Cu、Ni、Al在真空炉内(真空度≥10-1MPa)熔铸成中间合金铸锭；
[0040] 2、将CuNiAl中间合金铸锭轧制成厚度3～5毫米片材并剪切等分成4份，Ag原料等分成5份；
[0041] 3、将连铸炉升温至700℃～900℃后，加入一份Ag原料，待Ag原料熔化后炉内通入纯度≥99.999％氩气进行搅拌，加入一份CuNiAl中间合金，待熔化后再加入Ag原料，熔化后加入一份CuNiAl中间合金，如此交替加入原料(4份CuNiAl中间合金，5份Ag原料，每炉加料量在100-200公斤)直至加完，加入覆盖剂；
[0042] 4、金属完全熔化后，精炼30min～60min，开始连续铸造，连铸速度为(50mm/min～80mm/min)，连铸板坯为厚度8mm宽度160mm；
[0043] 5、采用两辊轧机开坯、道次变形量控制在10％～15％，厚度8mm板坯冷轧至厚度2.5毫米。
[0044] 6、600～700℃内氧化热处理8～12h；
[0045] 7、用机械和人工清理表面；
[0046] 8、用四辊轧机冷轧，道次变形量控制在3％～10％，冷轧至厚度0.6毫米；
[0047] 9、600～700℃内氧化热处理4～6h；
[0048] 10、用四辊轧机冷轧，道次变形量3％～10％，轧至厚度0.15mm；
[0049] 11、用滚剪机剪边；
[0050] 12、真空退火温度300℃～350℃/3～4h；
[0051] 13、用四辊轧机精轧，道次变形量控制在3％～6％，冷轧至厚度0.085mm。
[0052] 14、用汽油清洗厚度0.085mm带材并烘干；
[0053] 15、成品包装。
[0054] 实施例三：以纯度Ag≥99.99％、Cu≥99.99％、Ni≥99.95％、Al≥99.99％为原料，按Cu6.1wt％，Ni0.64wt％，Al0.07wt％，余量为Ag质量百分比进行配料，按如下方法进行制备：
[0055] 1、先将Cu、Ni、Al在真空炉内(真空度≥10-1MPa)熔铸成中间合金铸锭；
[0056] 2、将CuNiAl中间合金铸锭轧制成厚度3～5毫米片材并剪切等分成4份，Ag原料等分成5份；
[0057] 3、将连铸炉升温至700℃～900℃后，加入一份Ag原料，待Ag原料熔化后炉内通入纯度≥99.999％氩气进行搅拌，加入一份CuNiAl中间合金，待熔化后再加入Ag原料，熔化后加入一份CuNiAl中间合金，如此交替加入原料(4份CuNiAl中间合金，5份Ag原料，每炉加料量在100-200公斤)直至加完，加入覆盖剂；
[0058] 4、金属完全熔化后，精炼30min～60min，开始连续铸造，连铸速度为(50mm/min～80mm/min)，连铸板坯为厚度8mm宽度160mm；
[0059] 5、采用两辊轧机开坯、道次变形量控制在10％～15％，厚度8mm板坯冷轧至厚度2.5毫米。
[0060] 6、600～700℃内氧化热处理8～12h；
[0061] 7、用机械和人工清理表面；
[0062] 8、用四辊轧机冷轧，道次变形量控制在3％～10％，冷轧至厚度0.6毫米；
[0063] 9、600～700℃内氧化热处理4～6h；
[0064] 10、用四辊轧机冷轧，道次变形量3％～10％，轧至厚度0.15mm；
[0065] 11、用滚剪机剪边；
[0066] 12、真空退火温度300℃～350℃3～4h；
[0067] 13、用四辊轧机精轧，道次变形量控制在3％～6％，冷轧至厚度0.1mm。
[0068] 14、用汽油清洗厚度0.1mm带材并烘干；
[0069] 15、成品包装。
[0070] 实施例一至三制备得到的AgCuONiOAl2O3电接触材料中的杂质含量为(质量百分比)：Fe≤0.001wt％，Sb≤0.001wt％，Bi≤0.001wt％。
[0071] 采用本发明实施例一制备的AgCuONiOAl2O3合金产品化学成分分析及性能测试数据对比见表1、表2和表3。
[0072] 表1实施例一AgCuONiOAl2O3合金产品成分分析及性能测试
[0073]
[0074] 从表1数据可明显看出，本发明制备AgCuONiOAl2O3合金产品成分可控及横向纵向
抗拉强度及延伸率差异很小。
[0075] 表2AgCuONiO合金产品成分分析及性能测试
[0076]
[0077] 表3AgCuONiOAl2O3合金产品成分分析及性能测试
[0078]
