CN104357704A - 一种氧化镍弥散强化银基合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种氧化镍弥散强化银基合金及其制备方法，包括银基材和分散在银基材中的弥散强化相，所述弥散强化相由氧化镍、CuO和Cu2O组成，所述弥散强化相中除氧外的元素占总重的0.18～0.4重量％。与现有技术相比，本发明以镍、铜为添加的合金元素，氧化镍、CuO、Cu2O作为弥散强化相分布于银基材，具有提高合金耐电损性能和电导率的作用。实验结果表明，该氧化镍弥散强化银基合金具有良好的导电性、导热性，具有较高的电导率和良好的耐电损性能，适用于电力、自动化、通讯、精密电子仪等领域的电接触材料。
Description
技术领域
本发明涉及合金技术领域，尤其涉及一种氧化镍弥散强化银基合金及其制备方法。
背景技术
电接触元件负担着电器的接通、分断、导流、隔离的工作，其性能好坏直接影响着电器的可靠性、稳定性、精确性和使用寿命，而保证电接触元件性能优良的关键是其材料的制备。因此，对电接触材料的研究与应用已成为电力、自动化、通讯、精密电子仪器等领域的重要课题。
在电接触材料中，银金属氧化物材料由于具有良好的耐电磨损、抗熔焊性和导电性，广泛应用于各种轻重负荷的低压电器、家用电器、汽车电器、航空航天电器。但是作为传统接触材料，银氧化镉(AgCdO)存在如下缺点：1、环境保护的要求，银氧化镉材料在制造和使用过程中不可避免的产生镉毒，已经日益受到人们的关注，目前一些西方发达国家已经禁止在家用电器和汽车电器上使用该材料；2、电器使用性能的要求，虽然AgCdO材料中具有大、中等负载电器的万能触头之称，但在抗熔焊、耐电弧损失等性能方面暴露出某些不足。因此，在探索用无毒的金属氧化物，具有重要的现实意义。
本发明人考虑，提供一种氧化镍弥散强化银基合金及其制备方法，其具有较高的电导率和良好的耐电损性能。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种氧化镍弥散强化银基合金及其制备方法，具有较高的电导率和良好的耐电损性能。
有鉴于此，本发明提供了一种氧化镍弥散强化银基合金，包括银基材和分散在银基材中的弥散强化相，所述弥散强化相由氧化镍、CuO和Cu2O组成，所述弥散强化相中除氧外的元素占总重的0.18～0.4重量％。
优选的，镍元素占总重的0.15～0.3重量％。
优选的，Cu元素占总重的0.03～0.1重量％。
优选的，所述弥散强化相中除氧外的元素占总重的0.25～0.35重量％。
优选的，所述弥散强化相有80重量％～86重量％以纳米级颗粒状态弥散分布于银基材中。
相应的，本发明还提供一种上述技术方案所述的氧化镍弥散强化银基合金的制备方法，包括以下步骤：
将镍、铜和银混合，在真空感应炉中进行真空感应熔炼，得到银基多元合金；
采用粉末冶金法将所述银基多元合金制成平均粒径为20～35μm的多元合金粉末；
对所述多元合金粉末进行内氧化-烧结处理，得到氧化镍弥散强化银基合金。
优选的，还包括：
将所述氧化镍弥散强化银基合金进行热压成型和热锻处理。
优选的，所述真空感应熔炼的压力为8×10-6Pa～2×10-5Pa，温度800℃～900℃。
优选的，所述内氧化-烧结处理的温度为700℃～800℃，时间为3～6h。
本发明提供了一种氧化镍弥散强化银基合金及其制备方法，包括银基材和分散在银基材中的弥散强化相，所述弥散强化相由氧化镍、CuO和Cu2O组成，所述弥散强化相中除氧外的元素占总重的0.18～0.4重量％。与现有技术相比，本发明以镍、铜为添加的合金元素，氧化镍、CuO、Cu2O作为弥散强化相分布于银基材，具有提高合金耐电损性能和电导率的作用。实验结果表明，该氧化镍弥散强化银基合金具有良好的导电性、导热性，具有较高的电导率和良好的耐电损性能，适用于电力、自动化、通讯、精密电子仪等领域的电接触材料。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明实施例公开了一种氧化镍弥散强化银基合金，包括银基材和分散在银基材中的弥散强化相，所述弥散强化相由氧化镍、CuO和Cu2O组成，所述弥散强化相中除氧外的元素占总重的0.18～0.4重量％。
本发明以镍、铜为添加的合金元素，氧化镍、CuO、Cu2O作为弥散强化相分布于银基材，具有提高合金耐电损性能和电导率的作用。实验结果表明，该氧化镍弥散强化银基合金具有良好的导电性、导热性，具有较高的电导率和良好的耐电损性能，适用于电力、自动化、通讯、精密电子仪等领域的电接触材料。
作为优选方案，镍元素占总重的0.15～0.3重量％，更优选为0.18～0.25重量％；Cu元素占总重的0.03～0.1重量％，更优选为0.05～0.08重量％。
所述弥散强化相中除氧外的元素占总重的0.25～0.35重量％，更优选为0.26～0.3重量％。
所述弥散强化相有80重量％～86重量％以纳米级颗粒状态弥散分布于银基材中，更优选的，所述弥散强化相82重量％～84重量％以纳米级颗粒状态弥散分布于银基材中。
相应的，本发明还提供一种上述技术方案所述的氧化镍弥散强化银基合金的制备方法，包括以下步骤：
将镍、铜和银混合，在真空感应炉中进行真空感应熔炼，得到银基多元合金；
采用粉末冶金法将所述银基多元合金制成平均粒径为20～35μm的多元合金粉末；
对所述多元合金粉末进行内氧化-烧结处理，得到氧化镍弥散强化银基合金。
本发明采用真空感应熔炼的方法，首先制备银基多元合金，然后采用粉末冶金方法将所述银基多元合金制成平均粒径为20～35μm的多元合金粉末，然后对所述多元合金粉末进行内氧化-烧结处理，将镍、铜原位氧化成纳米级的氧化物质点，从而得到氧化镍弥散强化银基合金。
其中，本发明优选采用纯度大于99.5％的镍、铜为原料，真空感应熔炼后得到银基多元合金。同时，对真空感应熔炼的压力和温度进行控制，所述真空感应熔炼的压力优选为8×10-6Pa～2×10-6Pa，更优选为9×10-5Pa～1.8×10-4Pa；温度优选为800℃～900℃，更优选为820℃～860℃。
真空感应熔炼后，优选将熔炼得到的溶液浇铸于水冷铜模中形成相应的银基多元合金铸锭。本发明优选采用粉末冶金法将所述银基多元合金制成平均粒径为20～35μm的多元合金粉末，所述多元合金粉末的粒径更优选为25～30μm。
由于多元合金粉末的粒径为20～35μm，因此，内氧化-烧结处理的温度优选为700℃～800℃，更优选为740℃～780℃；时间优选为3～6h，更优选为4～5h。氧化气氛为大气气氛。该内氧化-烧结处理的目的是使多元合金粉末中的镍、铜在原位被氧原子所俘获生成纳米级的氧化物质点，对合金起到强化的作用，提高合金的导电性、导热性、电导率和耐电损性能。同时使粉末之间发生烧结反应并形成烧结球团，以利于后续压制成型工序作业。
得到氧化镍弥散强化银基合金后，还优选包括：将所述氧化镍弥散强化银基合金进行热压成型和热锻处理。所述热压成型时成型压力保持在200～300MPa之间，温度为600～900℃。采用热压与冷压成型相比：可以减少在脱模过程中工件楞角边缘金属的脱落，提高贵金属粉末的利用率和工件表面质量；减少和减小工件裂纹，改善后续热锻过程中工件的质量。在热锻处理中，锻件的加热温度优选为800～900℃，更优选为820～880℃。
因此，本发明制备的氧化镍弥散强化银基合金具有良好的导电性、导热性，具有较高的电导率和良好的耐电损性能，同时还具有长寿命和优异的冲压加工性能，适用于电力、自动化、通讯、精密电子仪等领域的电接触材料。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
称取镍、铜和银，混合后在真空感应炉中进行真空感应熔炼，得到银基多元合金，所述真空感应熔炼的压力为9×10-6Pa，温度820℃；
采用粉末冶金法将所述银基多元合金制成平均粒径为30μm的多元合金粉末；
对所述多元合金粉末进行内氧化-烧结处理，所述内氧化-烧结处理的温度为750℃，时间为6h，然后在450MPa、温度为700℃下进行热压成型，然后在820℃下进行热锻处理，得到氧化镍弥散强化银基合金，镍元素占总重的0.2重量％，Cu元素占总重的0.06重量％。
实施例2
称取镍、铜和银，混合后在真空感应炉中进行真空感应熔炼，得到银基多元合金，所述真空感应熔炼的压力为9×10-6Pa，温度850℃；
采用粉末冶金法将所述银基多元合金制成平均粒径为33μm的多元合金粉末；
对所述多元合金粉末进行内氧化-烧结处理，所述内氧化-烧结处理的温度为780℃，时间为4h，然后在450MPa、温度为700℃下进行热压成型，然后在820℃下进行热锻处理，得到氧化镍弥散强化银基合金，镍元素占总重的0.25重量％，Cu元素占总重的0.06重量％。
实施例3
称取镍、铜和银，混合后在真空感应炉中进行真空感应熔炼，得到银基多元合金，所述真空感应熔炼的压力为9×10-6Pa，温度850℃；
采用粉末冶金法将所述银基多元合金制成平均粒径为33μm的多元合金粉末；
对所述多元合金粉末进行内氧化-烧结处理，所述内氧化-烧结处理的温度为760℃，时间为3h，然后在450MPa、温度为700℃下进行热压成型，然后在820℃下进行热锻处理，得到氧化镍弥散强化银基合金，镍元素占总重的0.22重量％，Cu元素占总重的0.05重量％。
分别对本实施例1～3制备的氧化镍弥散强化银基合金进行性能检测，结果如表1。
表1 氧化镍弥散强化银基合金性能表
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种氧化镍弥散强化银基合金，其特征在于，包括银基材和分散在银基材中的弥散强化相，所述弥散强化相由氧化镍、CuO和Cu2O组成，所述弥散强化相中除氧外的元素占总重的0.18～0.4重量％。
2.根据权利要求1所述的氧化镍弥散强化银基合金，其特征在于，镍元素占总重的0.15～0.3重量％。
3.根据权利要求1所述的氧化镍弥散强化银基合金，其特征在于，Cu元素占总重的0.03～0.1重量％。
4.根据权利要求1所述的氧化镍弥散强化银基合金，其特征在于，所述弥散强化相中除氧外的元素占总重的0.25～0.35重量％。
5.根据权利要求1所述的氧化镍弥散强化银基合金，其特征在于，所述弥散强化相有80重量％～86重量％以纳米级颗粒状态弥散分布于银基材中。
6.一种权利要求1所述的氧化镍弥散强化银基合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将镍、铜和银混合，在真空感应炉中进行真空感应熔炼，得到银基多元合金；
采用粉末冶金法将所述银基多元合金制成平均粒径为20～35μm的多元合金粉末；
对所述多元合金粉末进行内氧化-烧结处理，得到氧化镍弥散强化银基合金。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，还包括：
将所述氧化镍弥散强化银基合金进行热压成型和热锻处理。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述真空感应熔炼的压力为8×10-6Pa～2×10-5Pa，温度800℃～900℃。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述内氧化-烧结处理的温度为700℃～800℃，时间为3～6h。
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