專利名稱：鈀基合金電接觸材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種稀貴金屬鈀基滑動(dòng)接觸電接觸材料及其制備方法，屬于金屬材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于機(jī)電、電器、電子等領(lǐng)域發(fā)展的需要，高熔點(diǎn)、高硬度、高耐磨、抗腐蝕、低接觸電阻、抗熔焊性和耐電弧燒蝕能力強(qiáng)的滑動(dòng)接觸新型電接觸材料已成為急需材料，要求鈀合金電接觸材料具有(1)化學(xué)穩(wěn)定性高；(2)耐磨損、耐腐蝕；(3)良好的制造加工性能； (4)低而穩(wěn)定的滑動(dòng)接觸電阻；( 優(yōu)異的抗熔焊和耐電弧燒蝕能力；(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(shí)現(xiàn)貴金屬材料的高效利用。鈀具有優(yōu)良的抗腐蝕性，如耐氧化、耐硫化和耐鹽水腐蝕等；在500°C 800°C的溫度范圍內(nèi)都具有低而穩(wěn)定的接觸電阻，熔點(diǎn)高(1552°C )，飽和蒸氣壓低，熔焊傾向小，耐磨損性好，是性能優(yōu)良的滑動(dòng)接觸電接觸材料。但是，純鈀較軟，而且資源稀少價(jià)格昂貴，鈀基合金是其強(qiáng)化的主要途徑。鈀及其合金主要應(yīng)用于電流在5A、使用為滾動(dòng)和滑動(dòng)條件的場(chǎng)合，使用條件苛刻， 而銀基、金基和其它鈀基合金不能滿足要求的電機(jī)、滑動(dòng)開關(guān)和接觸器中。在純鈀中通常添加銀、銅、鎳等合金元素得到鈀合金滑動(dòng)接觸電接觸材料。釕的熔點(diǎn)為2250°C，具有良好的耐磨損、耐腐蝕能力，通常作為合金元素加入鈀中，使合金的熔點(diǎn)提高，耐腐蝕能力增強(qiáng)，力學(xué)性能及抗電弧燒蝕能力提高。如Pd_Ru(5 IOwt% )合金熔點(diǎn)高于1600°C、硬度高(Hva2 > 300)、耐磨性好、抗氧化耐腐蝕能力強(qiáng)，在小電流領(lǐng)域具有穩(wěn)定可靠的電接觸性能，具有最小的滑動(dòng)接觸電阻和最低的噪聲水平，在使用條件要求高的滑動(dòng)開關(guān)、轉(zhuǎn)動(dòng)接觸器中成為經(jīng)典的電接觸材料。鈀釕合金系在1560°C高溫以上時(shí)為連續(xù)固溶體合金，在800°C以下時(shí)產(chǎn)生調(diào)幅分解。一般的合金牌號(hào)為PdRu5、PdAg20、PdAg30、PdCul0、PdCu20等，合金具有高的熔點(diǎn)、硬度，高的耐腐蝕能力和低的接觸電阻，是性能優(yōu)良的滑動(dòng)電接觸材料，在微電機(jī)、電位器電刷，導(dǎo)電環(huán)等，以及航向儀、地平儀等精密電位器或?qū)щ姯h(huán)中獲得廣泛應(yīng)用。它們?cè)陔娖髦袌?zhí)行著接通負(fù)載電流的任務(wù)，對(duì)電器、開關(guān)、接觸器等能否正常運(yùn)行起著決定性作用。特別是在機(jī)電、電子、電器等高技術(shù)領(lǐng)域，對(duì)鈀基滑動(dòng)電接觸材料的要求最為苛刻，要求具有長(zhǎng)壽命和高可靠性等。但是，經(jīng)過長(zhǎng)期的使用發(fā)現(xiàn)，鈀銀合金電接觸材料存在不足，如(1)電器觸頭表面電弧侵蝕坑嚴(yán)重，呈現(xiàn)凸起或凹坑；( 金屬轉(zhuǎn)移明顯，使接點(diǎn)材料之間熔焊；C3)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(duì)鈀銀合金進(jìn)行改進(jìn)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鈀銀合金，采用價(jià)格相對(duì)便宜的 Zr、Ru等稀貴金屬元素減少Pd、Ru貴金屬的含量等；日本Tanaka公司、法國Metalor公司研究的Pd-Ir、Pd-Re, Pd_W、Pd-Ag等合金；俄羅斯研究的Pd-IORu合金等。但是該類合金加工性能差，價(jià)格也較昂貴。(2)研究多元系合金。國內(nèi)自主研究開發(fā)了 Pd-Ag-Cu、Pd-Ir-Ni、Pd-Ru-Zr, Pd-Ru-Mo等新材料，使Pd-Ru合金的綜合性能有所改善。但是，效果不突出，價(jià)格也昂貴。(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、鎳等過渡族元素在鈀中成功應(yīng)用，以及鈮、鐵、鎢、鋯等過渡族元素添加到釕中的成功應(yīng)用報(bào)道，但是不能實(shí)現(xiàn)全部替代Pd-Ru合金的目標(biāo)。因此，設(shè)計(jì)PdRuNbZrM0TaYbSmTb多元系鉬合金組成，采用真空高頻或中頻熔煉爐制備合金，再通過擠壓、軋制、拉拔、熱處理等工藝加工，制備新型鈀基合金，具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的新型鈀基合金滑動(dòng)電接觸材料，其化學(xué)成份(重量％)為1.0 30. ORu, 0. 1 5. ONb, 0. 1 5. OZr, 0. 1 5. OMo, 0. 1 5. OTa, 0. 1 5. OYb, 0. 1 5. OSm, 0. 1 5. 0Tb，余量為Pd。鈀合金的制備方法，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(jì)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(dá)到100°C 200°C后，進(jìn)行真空澆注為板材或圓錠，尺寸分別為乒8 15mmX30 50mm，圓錠尺寸為Φ60ι πι Φ 100mm，熔體的冷卻速率為> lX104K/s ο(3)最終制備得PdRuNbZrM0TaYbSmTb多元系稀貴金屬鈀合金材料(4)合金錠坯重量為IOOg 2000g，氧含量< 0. 01% ；(5)合金通過擠壓、軋制、拉拔、熱處理等工藝制備出帶材、絲材、異型材等形狀的成品。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明。應(yīng)該正確理解的是本發(fā)明的實(shí)施例中的方法僅僅是用于說明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。發(fā)明的新型鈀基合金滑動(dòng)電接觸材料，其化學(xué)成份(重量％ )為1. 0 30. ORu, 0. 1 5. ONb, 0. 1 5. OZr, 0. 1 5. OMo, 0. 1 5. OTa, 0. 1 5. OYb, 0. 1 5. OSm, 0. 1 5. 0Tb，余量為Pd。鈀合金的制備方法，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(jì)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(dá)到100°C 200°C后，進(jìn)行真空澆注為板材或圓錠，尺寸分別厚度乒為8 15mmX30 50mm，圓錠尺寸為Φ60ι πι Φ 100mm，熔體的冷卻速率為> lX104K/s ο(3)最終制備得PdRuNbZrM0TaYbSmTb多元系稀貴金屬鈀合金材料(4)合金錠坯重量為IOOg 2000g，氧含量< 0. 01 % ；(5)合金通過擠壓、軋制、拉拔、熱處理等工藝制備出帶材、絲材、異型材等形狀的
4成品。本發(fā)明的新型鈀合金滑動(dòng)電接觸材料的具體實(shí)施列為材料的熔點(diǎn)、密度、抗拉強(qiáng)度、延伸率、硬度及電阻率等，具體如表1所示。表1.鈀合金的物理、力學(xué)和電學(xué)性能
權(quán)利要求
1.鈀基合金電接觸材料，其特征在于其化學(xué)成份的重量百分比為1.0 30.0RU， 0. 1 5. ONb, 0. 1 5. OZr, 0. 1 5. OMo, 0. 1 5. OTa, 0. 1 5. OYb, 0. 1 5. OSm, 0. 1 5. 0Tb，余量為Pd。
2 鈀合金電接觸材料的制備方法，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(jì)配方要求，其化學(xué)成份的重量百分比為1. 0 30. ORu,0. 1 5. ONb,0. 1 5. OZr,0. 1 5. OMo,0. 1 5. OTa, 0. 1 5. 0Yb，0· 1 5. 0Sm，0· 1 5. 0Tb，余量為Pd，配料，隨后在真空中頻或高頻熔煉爐內(nèi)合金化，真空度> lX10_3Pa;(2)待熔體過熱溫度達(dá)到100°C 200°C后，進(jìn)行真空澆注為板材或圓錠，尺寸分別厚度為8 15mmX30 50mm，圓錠尺寸為Φ60mm Φ 100mm，熔體的冷卻速率為> IXlO4K/ s ；(3)最終制備得PdRuNbZrM0TaYbSmTb多元系稀貴金屬鈀合金材料；(4)合金通過擠壓、軋制、拉拔、熱處理工藝制備出帶材、絲材或異型材形狀的成品。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈀合金電接觸材料的制備方法，其特征在于所述的稀貴金屬鈀合金材料錠坯重量為IOOg 2000g，氧含量< 0. 01%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鈀基合金滑動(dòng)電接觸材料及其制備方法，屬于電接觸材料。鈀基合金的重量百分比化學(xué)成份為1.0～30.0Ru，0.1～5.0Nb，0.1～5.0Zr，0.1～5.0Mo，0.1～5.0Ta，0.1～5.0Yb，0.1～5.0Sm，0.1～5.0Tb，余量為Pd。其制備方法為將鈀(Pd)、釕(Ru)、鈮(Nb)、鋯(Zr)、鉬(Mo)、鉭(Ta)、鐿(Yb)、釤(Sm)、鋱(Tb)等金屬元素，按合金化學(xué)成分設(shè)計(jì)配方比例配好，在高頻或中頻熔煉爐中制備成PdRuNbZrMoTaYbSmTb九元合金，合金再通過擠壓、軋制、拉拔、熱處理等工藝加工，最終形狀為帶材、絲材、異型材等成品。該合金材料具有高熔點(diǎn)，高硬度，高耐磨，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(diǎn)，是性能優(yōu)良的電接觸材料，在機(jī)電、電子、電器等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C22C5/04GK102522137SQ20121000863
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者劉滿門, 崔浩, 張吉明, 楊云峰, 楊有才, 王塞北, 王松, 胡潔瓊, 謝明, 陳松, 陳永泰 申請(qǐng)人:昆明貴金屬研究所