CN115109962B - 一种汇流环用耐磨高硬度金基合金材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于合金技术领域，具体涉及一种汇流环用耐磨高硬度金基合金材料及其制备方法。所述高硬度金基合金具体为Au‑Ag‑Cu‑Ni系合金，合金中各组分重量百分比为Ag：14.5‑18.5％、Cu：10.0‑14.0％、Ni：4.0‑7.0％、余量为Au和不可避免的杂质。本发明还提供了上述耐磨高硬度金基合金材料的制备方法，其包括以下步骤，按照上述配比，采用市售的99.99％Au、99.99％Ag、电解Cu，和电解Ni为原材料，采用高频真空感应熔炼制成Au‑Ag‑Cu‑Ni合金铸锭，再热变形制管坯，然后进行冷变形加工管材，随后进行退火，制成一定规格的管材。根据金基合金析出有序相，条幅分解等反应对提高合金硬度，提高耐磨性能的影响，本发明设计出满足高耐磨状态下使用的高硬度金合金，有助于扩大合金的应用领域。

Description

一种汇流环用耐磨高硬度金基合金材料及其制备方法
技术领域
本发明属于合金技术领域，具体涉及一种汇流环用耐磨高硬度金基合金材料及其制备方法。
背景技术
金、银贵金属具有优良稳定的化学和电化学性能，低而稳定的接触电阻，低的噪音电平以及良好的抗有机气氛污染能力，是航天领域卫星雷达导航设备中噪声电平低的小型汇流环的首选材料。汇流环使用过程中，导电环和电刷间的摩擦和磨损在所难免，若在设计使用寿命前产生严重的磨损并且产生可分离的磨损产物，汇流环会提前失效，工作的可靠性难以保证,另一方面在航天失重条件下由于静电的吸附作用，甚至会发生爆燃等事故。Au-Ni，Au-Ag，Au-Cu，Au-Ag-Cu等常用二元及三元贵金属合金制备的导电环硬度低，耐磨性差，使用寿命短等问题依然存在，影响在轨飞行器的安全性，不满足汇流环高可靠、长寿命的技术要求。
金基导电环材料主要集中在Au-Ag-Cu及Au-Ag-Cu-Ni合金系，Au-Ag-Cu-Ni系合金是一个可热处理强化的合金，可以通过热处理获得不同硬度级别的合金材料。Au-Cu系合金在400℃可以形成CuAu，Cu3Au有序相，可以使得强度提高一倍左右，同时显著降低合金的电阻，有序相的存在可以显著提高合金的耐磨性；Au-Ni系合金在520K以下可以发生调幅分解，使得合金得到明显的强化，耐磨性显著提高。Ag的添加发生固溶强化，同时也保证金合金的电阻率和导热系数。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明设计了一种汇流环用高硬度金基合金，通过以下技术路径，获得最佳的硬度。
具体地，通过以下几个方面的技术方案实现了本发明：
在第一个方面中，本发明提供了一种汇流环用高硬度金基合金，所述高硬度金基合金具体为Au-Ag-Cu-Ni系合金，合金中各组分重量百分比为Ag：14.5-18.5％、Cu：10.0-14.0％、Ni：4.0-7.0％、余量为Au和不可避免的杂质。所述高硬度金基合金具有显微硬度大于等于Hv300，同时具有良好的加工塑性。
在第二个方面中，本发明提供了上述第一个方面所述的汇流环用高硬度金基合金的制备方法，所述制备方法包括以下步骤，按照上述配比，采用市售的99.99％Au、99.99％Ag、电解Cu，和电解Ni为原材料，采用高频真空感应熔炼制成Au-Ag-Cu-Ni合金铸锭。铸锭进行热变形制管坯，再然后进行冷变形加工管材，道次变形量10％-20％左右，累计变形量60％左右，制成一定规格的管材。所述热变形的温度范围为600-750℃。将上述制得的管材在200-700℃，单重或双重退火处理，通过热处理后测得其显微硬度。
表1合金成分(wt％)
合金元素 Ag Cu Ni Au
含量 14.5-18.5 10.0-14.0 4.0-7.0 Bal.
在第三个方面中，本发明提供了上述第一个方面所述的高硬度金基合金或者采用上述第一个方面所述的制备方法制备得到的高硬度金基合金在制备汇流环用高硬度材料中的用途。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
根据金基合金析出有序相，条幅分解等反应对提高合金硬度，提高耐磨性能的影响，本发明设计出满足高耐磨状态下使用的高硬度金合金，有助于扩大合金的应用领域。
具体实施方式
下面参照具体的实施例对本发明做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明的范围。
实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道购买得到的常规产品。
下面实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为市售产品。
实施例1
Au-Ag-Cu-Ni合金的原材料为：99.99％的Au、99.99％的Ag，电解Cu、电解镍，按照表2成分配比进行配料，混合后经过高频真空感应熔炼后浇铸到石墨坩埚中，得到Au-14.5Ag-14.0Cu-6Ni合金铸锭。合金铸锭表面精车去除表面气孔，650℃进行锻造制管坯，进行冷轧加工，冷轧加工道次变形量16％，累计变形量控制在55％以内，制成Φ27.5mm×6mm×200mm。经过300℃/30min，空冷(AC)热处理后进行显微硬度测试Hv为350。
表2实施例1中合金的成分配比
合金元素 Ag Cu Ni Au
含量 14.5 14.0 6.0 Bal.
实施例2
Au-Ag-Cu-Ni合金的原材料为：99.99％的Au、99.99％的Ag，电解Cu、电解镍，按照表3成分配比进行配料，混合后经过高频真空感应熔炼后浇铸到石墨坩埚中，得到Au-18.5Ag-10.0Cu-4.0Ni合金铸锭。合金铸锭表面精车去除表面气孔，680℃进行锻造制管坯，进行冷轧加工，冷轧加工道次变形量20％，累计变形量控制在60％以内，制成Φ18mm×4mm×200mm。经过700℃/1h+300℃/1h，AC热处理后进行显微硬度测试Hv为305。
表3实施例2中合金的成分配比
合金元素 Ag Cu Ni Au
含量 18.5 10.0 4.0 Bal.
实施例3
Au-Ag-Cu-Ni合金的原材料为：99.99％的Au、99.99％的Ag，电解Cu、电解镍，按照表4成分配比进行配料，混合后经过高频真空感应熔炼后浇铸到石墨坩埚中，得到Au-15.0Ag-12.0Cu-6.0Ni合金铸锭。合金铸锭表面精车去除表面气孔，700℃进行锻造制管坯，进行冷轧加工，冷轧加工道次变形量13％，累计变形量控制在55％以内，制成Φ27.5mm×4mm×200mm。经过400℃/2h热处理后进行显微硬度测试Hv为315。
表4实施例3中合金的成分配比
合金元素 Ag Cu Ni Au
含量 15.0 12.0 6.0 Bal.
实施例4
Au-Ag-Cu-Ni合金的原材料为：99.99％的Au、99.99％的Ag，电解Cu、电解镍，按照表5成分配比进行配料，混合后经过高频真空感应熔炼后浇铸到石墨坩埚中，得到Au-17.5Ag-10.0Cu-7.0Ni合金铸锭。合金铸锭表面精车去除表面气孔，700℃进行锻造制管坯，进行冷轧加工，冷轧加工道次变形量10％，累计变形量控制在55％以内，制成Φ27.5mm×4mm×200mm。经过550℃1h，AC+200℃/1h，AC热处理后进行显微硬度测试Hv为320。
表5实施例4中合金的成分配比
合金元素 Ag Cu Ni Au
含量 17.5 10.0 7.0 Bal.
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种汇流环用高硬度金基合金，其特征在于：所述高硬度金基合金具体为Au-Ag-Cu-Ni系合金，所述高硬度金基合金的制备方法如下所示：所述合金中各组分重量百分比为Ag：14.5％、Cu：14.0％、Ni：6.0％、余量为Au和不可避免的杂质，Au-Ag-Cu-Ni合金的原材料为：99.99％的Au、99.99％的Ag，电解Cu、电解镍，按照各组分配比进行配料，混合后经过高频真空感应熔炼后浇铸到石墨坩埚中，得到Au-14.5Ag-14.0Cu-6Ni合金铸锭，合金铸锭表面精车去除表面气孔，650℃进行锻造制管坯，进行冷轧加工，冷轧加工道次变形量16％，累计变形量控制在55％以内，制成Φ27.5mm×6mm×200mm，经过300℃/30min，空冷(AC)热处理后进行显微硬度测试Hv为350。
2.权利要求1所述的汇流环用高硬度金基合金的制备方法，其特征在于：所述高硬度金基合金的制备方法如下所示：所述合金中各组分重量百分比为Ag：14.5％、Cu：14.0％、Ni：6.0％、余量为Au和不可避免的杂质，Au-Ag-Cu-Ni合金的原材料为：99.99％的Au、99.99％的Ag，电解Cu、电解镍，按照各组分配比进行配料，混合后经过高频真空感应熔炼后浇铸到石墨坩埚中，得到Au-14.5Ag-14.0Cu-6Ni合金铸锭，合金铸锭表面精车去除表面气孔，650℃进行锻造制管坯，进行冷轧加工，冷轧加工道次变形量16％，累计变形量控制在55％以内，制成Φ27.5mm×6mm×200mm，经过300℃/30min，空冷(AC)热处理后进行显微硬度测试Hv为350。
3.权利要求1所述的高硬度金基合金或者采用权利要求2所述的制备方法制备得到的高硬度金基合金在制备汇流环用高硬度材料中的用途。
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