CN1033524C - 电触头材料银基合金 - Google Patents
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Abstract
电触头材料银基合金，其特征是所说的合金含有(重量%)：Ni0.1-20，Y0.05-1.0，Ag余量。本发明合金的制备方法是：先将Ag、Y在惰性气氛中于中频炉中熔炼成合金，然后在高压离心雾化设备上将Ag、Y合金熔液雾化成粉末，再与Ni粉混合进行机械合金化，随后再压结成型、烧结、挤压制成半成品。本发明合金具有接触电阻低而稳定，抗电弧烧损和抗熔焊性能强、电寿命长等优点，可用作大、中、小电流负荷的电触头。
Description
本发明涉及电触头材料用银基合金。
银镍合金(含镍10-30％)电触头具有导电、导热性好，接触电阻低而稳定，加工性能优良，抗电损耗性能强等特点，但是，抗电弧烧损和抗熔焊性能受镍含量的制约，随着镍含量增加，电性能下降，抗熔焊性比Ag一金属氧化物系材料差，因此一直不能用作大容量电触头材料。多年来国内外研究人员针对上述问题开展了改进研究工作，主要是：(1)应用连续纤维制备Ag-Ni合金材料(贵金属1986，7(2)，55-64)；(2)选择合适的添加元素到Ag、Ni合金中，如AgNi+Zn 2.5-15％(特公昭60-3663)；AgNi+GuO1.7-10％，ZnO 1.7-15％，SnO21-8％(特公昭60-21302)；AgNi+LaB6或CeB6(特开昭61-288035，特开昭58-100647)等。虽然这些措施对AgNi接触材料的抗电弧损耗能力和使用范围有所改善，但是其抗熔焊性、灭弧能力以及使用负载范围与AgCdo、AgSnO2传统材料相比尚有一定差距。
再着，稀土加入Ag中能有效地起到固溶强化和弥散强化的作用，能改善Ag触头材料的电性能和物理机械性能(贵金属，1989，10(4)，6-33；1988，9(4)，1-9)，但是，常规的熔铸方法会导致材料组织偏聚，成分不均匀等缺点，从而影响到材料的性能。
本发明的目的，在于克服现有技术之不足，提供一种接触电阻低而稳定，抗熔焊，耐磨损和耐电弧烧损能力强，节银，无公害，适合于大、中、小负荷的继电器和接触器的新型触头材料。本发明的另一目的是提供一种所说的触头材料的制造方法。
本发明的技术方案是在AgNi合金的基础上添加新的合金元素，从而形成新的合金系。在制备方法上，则结合急冷制粉和机械合金化技术，以实现本发明的目的。
本发明的电触头材料银基合金的特征是：合金含有(重量％)：Ni0.1-20，Y 0.05-1.0，Ag余量。优先推荐的合金成分(重量％)为Ni 5-15，Y0 1-0.8，Ag余量。
本发明合金的制备方法各包括用熔炼，急冷制粉，机械合金化，烧结，挤压等工艺，其特征是工序如下：
1、将纯度99.95％以上的Ag和Y在惰性气氛中于中频炉中熔炼成合金；
2、在高压气体离心旋转雾化设备上将工序1所得的合金熔液雾化成粉末，冷却速率为105-106℃/秒，转速3000-7000转/分，气压0.5-1.5MPa，合金液流直径3-8mm；
3、将工序2制得的Ag-Y合金粉末同纯度99.95％以上的Ni粉混合，在筒形球磨机中进行机械合金化2-10小时；
4、在200-300MPa压强下使工序3所得之Ag-Y-Ni合金粉末成型；
5、在800-900℃温度范围内烧结工序4的合金成型品；
6、挤压烧结后的成型品，挤压温度600-700℃，变形量50-70％，中间退火温度500-650℃。
在合金中加入稀土元素Y，可使合金固溶强化，同时可形成弥散均匀分布的Ag2Y化合物，提高了银基体的晶界和晶内强度，改善了合金的室温和高温性能，同时还增强了材料的热稳定性，降低了电损耗，Ag2Y在电弧作用下分解汽化，形成笼罩在触头部位的气团，起到灭弧和抗金属转移的作用，从而提高材料的耐磨损，抗熔焊和耐烧损能力。
在本发明合金成分范围内，Y对合金的电阻率影响微小，电阻率受温度影响不大。但是，接触电阻有所增加，对触头材料温升有一定影响。
当Y含量小于0.05％时，Y对合金的强化作用不明显，而大于1.0％时，材料的加工性能变差。
本发明合金材料已加工成各种形状、尺寸的触头材料，部分用于220-380V，5-30A的中，小功率继电器和交流接触器中。同现有技术(Ag-Ni、Ag-SnO2、Ag-Ni-LaB6、Ag-Ni-CeB6等)相比，本发明合金的综合电气性能和力学性能更加优异，实现了本发明的预期目的。另外，由于应用了急冷制粉，机械合金化和挤压技术，有效地克服了组织偏聚，细化了晶粒，改善了材料的结构和性能，特别是挤压形成纤维状组织，有利于提高电性能。
实施例1-4
按表1所示成分制备本发明实施例合金及对比例1-4合金。
将纯度99.95％的Ag和Y按比例在氩气氛中于中频炉中熔炼成合金；在高压气体离心旋转雾化设备上将Ag-Y合金熔液雾化成粉末，冷却速率为105℃/秒，转速7000转/分，气压0.8MPa，合金液流直径4mm；随后将Ag-Y合金粉同99.95％的Ni粉在筒形球磨机中机械合金化5小时，在250MPa压力下使机械合金化后的粉末成型；在860℃烧结合金成型品，挤压烧结后的成型品，制成Φ6.5mm的半成品，挤压温度680℃，变形量60％，中间退火温度600℃，对比例合金按常规熔铸和粉末冶金方法制备。
将上述实施例和对比例材料制成电触头，测量其有关性能进行比较，其结果如表2所示。
从表2可见，本发明合金性能明显优于现有技术。
表1
| 编 号 | 合金成分(重量％) | |||
| Ni | Y | SnO2 | Ag | |
| 实施例1实施例2实施例3实施例4对比例1对比例2对比例3对比例4 | 0.151015200.151015- | 0.80.50.10.05---- | -------10 | 余量余量余量余量余量余量余量余量 |
表2
| 编号 | 实施条件 | 电性能 | 结果 | 备注 | ||
| 电寿命 | 重量烧损(mg) | 抗熔焊性 | ||||
| 实施例1实施例2实施例3实施例4对比例1对比例2实施例3实施例4 | AC 220V，5ADC 30V，10AAC 220V，25AAC 28V，20AAC 250V，5AAC 220V，5ADC 30V，10AAC 220V，25AAC 28V，20AAC 28V，20A | ＞5万次＞5万次＞10万次＞5万次＞4万次＞3万次＜5万次3万次4万次 | 0-0.1300有-0.63有有 | 优优优优差差差差 | 合格合格合格合格不合格不合格不合格不合格 | KW6B-20接触器ASTM标准GJB1042-92标准KWC-AOS接触器KW6B-20接触器ASTM标准GJB1042-92标准GJB1042-92标准 |
Claims (3)
1、一种电触头材料银基合金，其特征是合金含有(重量％)：Ni0.1-20，Y0.05-1.0，Ag余量。
2、根据权利要求1的合金，其特征是合金含有(重量％)：Ni5-15，Y0.1-0.8，Ag余量。
3、一种电触头材料银基合金的制备方法，其特征是工序如下：
(1)将纯度99.95％以上的Ag和Y在惰性气氛中于中频炉中熔炼成合金；
(2)在高压气体离心旋转雾化设备上将工序(1)制得的合金熔液雾化成粉末，冷却速率为105-106℃/秒，转速3000-7000转/分，气压0.5-1.5MPa，合金液流直径3-8mm；
(3)将工序(2)制得的Ag-Y合金粉末同纯度99.95％以上的Ni粉混合，在筒形球磨机中进行机械合金化2-10小时；
(4)在200-300MPa压强下使(3)所得之Ag-Y-Ni合金粉末成型；
(5)在温度800-900℃范围内烧结工序(4)的成型品；
(6)挤压(5)所得之烧结成型品，挤压温度600-700℃，变形量50-70％，中间退火温度500-650℃。
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