CN1020926C - 钯-银基合金材料 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种加有重稀土元素的钯-银基合金材料。其成分为Pd10-50(重量)%，RE0.2-3.0(重量)%(RE=Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种元素)，余量为银。这种合金的强度和抗腐蚀能力较强，适于做电接触材料。
Description
本发明涉及含有至少一种重稀土元素的钯-银基电接触材料。
钯-银合金用途十分广泛。它常被用作电接触材料。其中，含钯量越少的合金导电率越高。但也越容易在硫化气氛中被腐蚀变色，使接触电阻变大。反之，随合金中含钯量的增加，合金导电率降低，强度和抗硫化能力提高，但抗有机污染能力降低。在有机气氛下，电接触表面易沉积暗褐色的有机绝缘物。并且，含钯量越高，合金价格也越高。英国专利GB2100285A公开了一种用内氧化法弥散强化的Ag-Pd-Ce合金材料，其钯含量为10-30（重量）%，含Mg0.03-0.2（重量）%（以MgO形式），Ni0.03-0.2（重量）%或Ce0.1-0.5（重量）%或铈合金（以氧化铈或铈合金氧化物形式）或Mn0.1-0.5（重量）%（以MnO2形式）余量为银。该材料具有一定的强度和抗硫化能力，但仍感不足，并且须经内氧化处理。
本发明的目的在于克服现有合金材料的不足，在不降低抗有机污染能力的前提下，提高含钯量较低的钯-银合金的强度和抗硫化能力，使能在电接触材料领域内用低钯合金取代高钯合金及某些金基合金，从而大大降低生产成本，取得明显的经济效益。
本发明的目的是通过在钯-银合金中加入适量重稀土元素（Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu）而实现的。所添加重稀土元素的量是根据我们所测定的Pd-Ag-重稀土三元合金相图来确定的，它略低于相应稀土元素在钯-银合金中的固溶度极限。由于稀土元素的原子半径较大，有明显的固溶强化作用。另外，根据实验研究，在熔炼合金时，重稀土元素能与原料中的有害杂质和气体形成高熔点化合物。这些化合物中的一部分会浮于熔融合金表面成渣排出。“净化”了合金，另一部分会聚集成颗粒弥散分布于合金的晶界及晶粒内部，有效地抑制晶粒长大。上述作用的综合使合金的强度和腐蚀能力都得到提高。
本发明的钯-银基合金成分为：Pd10-50（重量）%，以及RE（RE＝Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu）中选择的一种元素，且每种选择元素的含量为0.2-0.3（重量）%余量为银。优先推荐的合金成分为Pd15-35（重量）%，RE0.4-22（重量）%，余量为银。最好是，合金的成分（重量%）：Pd20-30，RE0.7-1.5，余量为银。
本发明限定添加重稀土量为0.2～3.0wt·%的理由为：
在本发明中，若所添加的重稀土量过大，合金内将出现过多的脆性金属间化合物，导致加工性能恶化。根据对相关合金相图的研究，重稀土元素在钯-银合金中的固浓度随Pd含量的增加而增大，故本发明中所加重稀土元素的量一般也随Pd的增加而加大，例如在含Pd10（重）%的合金中，重稀土元素的含量最高不应超过1（重量）%，而在含Pd50（重）%的合金中，重稀土元素的含量可高达3.0（重量）%，由于Gd在重稀土元素中价格最低，故本发明优先推荐含Gd合金。
与现有的含钯量相同的钯-银合金，以及与英国专利GB2100285A公开有Ag-Pd-Ce合金材料相比较，本发明所涉及的含重稀土元素的Pd-Ag合金有以下优点：
1.硬度和抗拉强度等力学性能有较大提高。
2.抗硫化腐蚀能力增强，表现在经同样条件的硫化处理后，接触电阻的增加量较小。
3.本发明不涉及内氧化工艺，不是内氧化合金材料。
实施例一：采用高频感应炉在真空充氩条件下熔炼得到合金铸锭，进行机械加工和热处理。最后在氩气保护下于800～900℃退火20分钟后，水淬
得到退火态样品，测定其硬度（负荷200克）和抗拉强度。为进行抗硫化性能测试，样品被轧制为厚0.16mm的片材，将该片材暴露于硫化气氛（H2S浓度1PPm，相对湿度75%，25℃）中，21天后，测定其接触电阻，接触电阻越小，说明硫化性能越好。
所测物理性能列于表1，由表1可以看出1）在含Pd量相同的情况下，添加了重稀土元素的合金与未加重稀土的Pd-Ag合金相比，在硬度、抗拉强度和抗硫化能力等方面均有显著提高。
2）在含钯量相同及重稀土元素添加量相同的情况下，所加重稀土元素的种类对合金性能的影响不大，故优先推荐价格最低的Gd作为添加元素。
实施例二，采用与实施例一相同的方法制备本发明涉及的含Gd合金样品（NO·29，NO·30，NO31），按照英国专利GB2100285制备含Ce的内氧化合金样品（NO·28），在相同条件下测定上述合金的性能，结果列于表2中。
由表2可见：（1）在含Pd相同的条件下，本发明所涉及的合金的硬度，抗拉强度和抗硫化能力均优于NO·28合金。
（2）Gd含量高的合金硬度及抗拉强度均显著提高，延伸率虽有降低，但仍可加工、调整Gd的添加量能调整合金性能以满足多种用途对合金材料的不同要求。
Claims (3)
1、一种钯-银基合金材料，其特征在于合金成分(重量)为：Pd10-50%，RE0.2-3.0%(RE=Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种元素)，余量为根。
2、权利要求1的合金，其特征在于合金成分为（重量）为：Pd15-35%，RE0.4-2.2%（RE＝Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种元素），余量为根
3、权利要求1的合金，其特征在于合金成分为（重量）为：Pd20-30%，RE0.7-1.5%（RE＝Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种元素），余量为根
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