CN109385553B - 一种高强耐磨银合金及其制备方法 - Google Patents

一种高强耐磨银合金及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强耐磨银合金及其制备方法，高强耐磨银合金的重量百分比化学成份为：0.01～3.0Co，0.01～3.0Mo，0.01～3.0Cr，0.01～3.0Yb、0.01～3.0Gd、0.01～3.0Sm，余量为Ag。涉及多工位电弧熔炼和吸铸法制备上述高强耐磨银合金的化学成分均匀，可自动连续电弧熔炼10个合金锭坯、真空吸铸10个铸锭，锭坯的含氧量≤30ppm。银合金制备效率高，加工工艺流程短、成品率高，具有导电、导热性好，室温强度高，耐磨损，易加工等特点，可用做电工、电子、机电、电力、能源、交通等行业中的电工触头、电刷、换向片、导电杆、电阻焊电极、引线框架等材料。

Description

一种高强耐磨银合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高强耐磨银合金及其高效制备方法，属于银基电工合金材料领域。
背景技术
高强耐磨银合金是指在具有优良的导电、导热性能的同时又兼顾高的强度和优异的耐磨性能的合金，其主要要求是在不损失导电率和导热率的前提下，使合金的强度提高。银合金材料主要用作电力、电工、电子、能源、交通等行业中的电工触头、电刷、换向片、导电杆、电阻焊电极、引线框架等材料。目前，国内外这类银合金按其化学成分、强度和导电率等主要有：AgCe、AgCu、AgPd、AgCuNi、AgCuMg、AgCuSn、AgPdCuPt、 AgPdCuZnNi、AgPdCuMgIn等，其硬度Hv0.1200～350，抗拉强度180～ 300MPa，导电率80％IACS以上，这类合金具有较好的导电、导热性能，以及耐磨损性能等。
近年来，随着高强耐磨银合金材料相关应用领域的发展，如智能机器人、风力发电、高铁、无人机、电动汽车、人工智能等，对传统银合金电工材料提出了更高的要求，例如：在室温和高温保持高的导电、导热性，硬度高，耐磨损，具有良好的抗变形能力及加工性能等。多年来，该领域新材料的研究主要集中于银-铜系、银-钯系等；制备技术为合金熔铸、加工和热处理等方法。强化手段为形变强化、固溶强化或时效强化等。虽然这些方法对银合金材料的性能和使用范围有所改善，但对材料导电率、耐磨损性能和软化温度等热强、热稳定性能几乎无明显改进。
昆明贵金属研究所长期从事贵金属电工合金材料及其应用方向的研发工作，选择稀有金属(Co、Mo、Cr)与重稀土元素(Yb、Gd、Er、Sm) 作为添加剂，发现稀有金属和稀土元素有效地促进了Ag合金的组织细化过程，形成多相金属间化合物和稀土氧化物，并且均匀地分布于银合金的晶内和晶界上，明显改善了材料的组织结构，提高了材料的力学性能、耐磨性能、高温强度、软化温度等，然而，对合金材料的塑性和电阻率影响较小。
因此，利用添加稀有金属和混合稀土元素，结合高通量真空电弧连续熔炼合金化、真空吸铸快速凝固铸造、冷拉加工和热处理等先进加工技术的高效优化集成，为新型银基电工合金材料及制品的加工提供了新途径。
发明内容
本发明公开了一种新型高强耐磨银合金及其高效制备方法，属于银基电工合金材料领域。高强耐磨银合金的重量百分比化学成份为：0.01～ 3.0Co，0.01～3.0Mo，0.01～3.0Cr，0.01～3.0Yb、0.01～3.0Gd、0.01～3.0Sm，余量为Ag。涉及电弧熔炼吸铸法制备上述高强耐磨银合金的化学成分均匀，可自动连续熔炼10个锭坯、真空吸铸10个铸锭，锭坯的含氧量≤30ppm，无氧化、夹杂、疏松、缩孔等缺陷。银合金制备效率高，加工工艺流程短、成品率高、综合性能好，具有导电、导热性好，室温强度高，耐磨损，软化温度高等特点，可用做电工、电子、机电、电力、能源、交通等行业中的电工触头、电刷、换向片、导电杆、电阻焊电极、引线框架等材料。
1、本发明银合金的化学成份(重量％)为：0.01～3.0Co，0.01～3.0Mo，0.01～3.0Cr，0.01～3.0Yb、0.01～3.0Gd、0.01～3.0Sm，余量为Ag。
2、银合金材料的高效制备方法，其特征在于按照下列工艺步骤进行制备：
(1)在10工位真空电弧熔炼炉中(真空度：<1×10－3Pa)，将按化学成分配好的Co、Mo、Cr、Yb、Gd、Sm、Ag等元素，一次熔炼为10个合金锭。
(2)将真空电弧熔炼炉的熔炼温度升温至1100℃～1200℃后，在炉内通入纯度≥99.99％的氩气，打开吸铸阀门，进行真空吸铸，水冷铜模快速凝固制备银合金铸锭；合金成分均匀，氧化造渣少。
(3)真空吸铸的银合金棒坯直径为Φ5mm～Φ10mm。
(4)真空吸铸完一次如需继续熔炼和吸铸，需再按步骤(1)、(2)、 (3)进行吸铸操作，如此反复，直至铸完所有合金。
(5)冷拉开坯，采用拉丝机进行合金开坯和加工，道次变形量控制在 5％～20％，热处理温度为500℃～600℃，时间为0.5h～3h。
(6)表面处理，采用机械抛光和人工检查进行表面清理。
(7)再根据使用要求，再进行丝材的精加工，最终制备得到 AgCoMoCrYbGdSm等高强耐磨银合金制品。
具体实施方式
本发明的4个高强耐磨银合金材料的实施列为：合金材料的物理、力学，以及磨损性能，具体如表1所示。
表1.高强耐磨银合金材料的技术性能指标
Figure RE-GDA0001922545010000041

Claims (1)

1.一种银合金材料的制备方法，其特征在于按照下列工艺步骤进行制备：
(1)在10工位真空电弧熔炼炉中，真空度：<1×10－3Pa，按化学成份的重量％为：0.01～3.0Co，0.01～3.0Mo，0.01～3.0Cr，0.01～3.0Yb、0.01～3.0Gd、0.01～3.0Sm，余量为Ag，配制好的Co、Mo、Cr、Yb、Gd、Sm、Ag元素，一次自动熔炼为10个合金锭；
(2)将真空电弧熔炼炉的熔炼温度升温至1100℃～1200℃后，在炉内通入纯度≥99.99％的氩气，打开吸铸阀门，进行真空吸铸，水冷铜模快速凝固制备银合金铸锭，合金成分均匀，氧化造渣少；
(3)真空吸铸的银合金棒坯直径为Φ5mm～Φ10mm；
(4)真空吸铸完一次后，如需继续熔炼和吸铸，需再按步骤(1)、(2)、(3)进行吸铸操作，如此反复，直至熔炼浇铸完所有合金；
(5)冷拉开坯加工，采用拉丝机进行合金锭坯的加工，道次变形量控制在10％～40％，中间过程热处理温度为500℃～600℃，时间为0.5h～3h；
(6)表面处理，采用机械抛光和人工检查进行表面清理；
(7)再根据应用使用要求，进行丝材的精加工，最终制备得到高强耐磨银合金丝材制品。
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