一种银镍合金及其制备方法

1.本发明涉及银镍合金技术领域，尤其涉及一种银镍合金及其制备方法。


背景技术：

2.银镍合金是一种在银中加入镍而制成的银合金，通过加入少量镍可以细化晶粒，提高银的硬度、耐磨性和抗烧损能力，接触电阻也稍有增加。银镍合金电接点材料具有良好的导电性和导热性，抗金属转移、电弧烧损、电侵蚀等能力较强，耐磨性好，强度高，并有良好的延展性及切削加工能力，接触电阻比银高，作为触头材料广泛用于各类开关、控制器、电压调节器、断路器、汽车用电器、磁力启动器等。
3.由于银和镍不能互溶，镍在熔化的液态银中溶解度十分有限，因此常采用粉末冶金工艺制备。粉末冶金工艺一般先采用化学共沉积法得到银、镍混合粉末，后又用化学法制成银、镍包覆粉末。随着制粉技术的发展，又出现了先采用机械雾化法制得极细粉末，再制备银镍合金的方法，以及采用银、镍共喷制粉及机械合金化技术，制得银镍合金的方法。但是采用粉末冶金工艺制备银镍合金的过程中，混料时很容易引入其它杂质，且制备的银镍合金的密度偏低，从而会导致银镍合金的导电率、抗拉强度等性能下降。
4.近年来，由于电动汽车、人工智能、5g基站的发展，对银镍电工合金的强度和耐电磨损性等性能的要求越来越高，采用粉末冶金工艺制备的银镍合金已经不能够满足现有的技术要求。
5.因此，提供一种高强度和耐电磨损性优异的银镍合金的制备方法，成为本领域亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种银镍合金及其制备方法，本发明提供的银镍合金具有抗拉强度高，接触电阻符合要求，耐电磨损性优异的特点。
7.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
8.本发明提供了一种银镍合金的制备方法，包括以下步骤：
9.(1)将银熔化后加入镍镁中间合金进行合金化，然后进行连铸，得到合金圆杆；
10.所述合金化的时间为0.5～5min；所述连铸的过冷度为δ20～80℃；
11.(2)对所述步骤(1)得到的合金圆杆进行大塑性变形轧制，得到合金丝材；所述大塑性变形轧制的总变形量≥80％；
12.(3)对所述步骤(2)得到的合金丝材进行拉丝，得到银镍合金。
13.优选地，所述步骤(1)中镍镁中间合金为镍镁合金球。
14.优选地，所述镍镁合金球的直径为2～30mm。
15.优选地，所述镍镁合金球中镍的含量≥80wt.％。
16.优选地，所述步骤(1)中熔化的温度为980～1100℃，熔化的氛围为真空。
17.优选地，所述步骤(1)中合金化的温度为980～1100℃。
18.优选地，所述步骤(1)中合金圆杆的直径为5～9mm。
19.优选地，所述步骤(2)中大塑性变形轧制的单道次变形量≥10％。
20.优选地，所述步骤(2)中合金丝材的直径为1～3mm。
21.本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的银镍合金，所述银镍合金包括5～20wt.％的镍、1～5wt.％的镁和余量的银。
22.本发明提供了一种银镍合金的制备方法，包括以下步骤：(1)将银熔化后加入镍镁中间合金进行合金化，然后进行连铸，得到合金圆杆；所述合金化的时间为0.5～5min；所述连铸的过冷度为δ20～80℃；(2)对所述步骤(1)得到的合金圆杆进行大塑性变形轧制，得到合金丝材；所述大塑性变形轧制的总变形量≥80％；(3)对所述步骤(2)得到的合金丝材进行拉丝，得到银镍合金。本发明通过向熔融银中加入镍镁中间合金进行短时间的合金化，镍镁中间合金中的镍不能完全溶解，从而使合金圆杆中残留部分镍镁合金，既可以起到细化晶粒的作用，同时为后续镍在银镍合金中的纤维状分布打下基础；镍镁中间合金中的镁可以与银形成固溶强化，从而进一步提高合金强度；通过在一定过冷度条件下进行铸造，能够提高镍在银中的固溶量并使银与镍形成固溶强化，从而提高合金的强度；通过大塑性变形轧制，可以使合金圆杆的直径在外力作用下大幅度降低，同时这个过程中，合金圆杆内部残留的镍镁合金随着合金圆杆的变形逐渐形成纤维状分布，从而进一步提高了银镍合金的硬度、耐磨性和抗烧损能力。实施例的结果显示，本发明提供的银镍合金包括5～20wt.％的镍、1～5wt.％的镁和余量的银，所述银镍合金含有呈纤维状分布的镍，银镍合金的抗拉强度≥340mpa，电阻率为2.0～2.3μω
·
cm。
附图说明
23.图1为本发明实施例1提供的银镍合金的显微组织图。
具体实施方式
24.本发明提供了一种银镍合金的制备方法，包括以下步骤：
25.(1)将银熔化后加入镍镁中间合金进行合金化，然后进行连铸，得到合金圆杆；
26.所述合金化的时间为0.5～5min；所述连铸的过冷度为δ20～80℃；
27.(2)对所述步骤(1)得到的合金圆杆进行大塑性变形轧制，得到合金丝材；所述大塑性变形轧制的总变形量≥80％；
28.(3)对所述步骤(2)得到的合金丝材进行拉丝，得到银镍合金。
29.本发明将银熔化后加入镍镁中间合金进行合金化，然后进行连铸，得到合金圆杆。
30.在本发明中，所述镍镁中间合金优选为镍镁合金球。本发明对所述银和镍镁中间合金的具体来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品或者自行制备均可。本发明通过采用上述原料制备合金圆杆，能够降低合金中杂质的含量。
31.在本发明中，所述镍镁合金球的直径优选为2～30mm，更优选为5～25mm，进一步优选为10～20mm；所述镍镁合金球中镍的含量优选≥80wt.％，更优选为80～90wt.％；所述镍镁合金球中镁的含量优选≤20wt.％，更优选为10～20wt.％。本发明将镍镁合金球的含镍量控制在上述范围内，可以避免镁的含量过高对银镍合金的导电性能造成负面影响；通过控制镍镁合金球的大小，有利于控制合金化时残留的镍镁合金形成球状聚集，更有利于使
镍在变形过程中形成纤维状分布。
32.在本发明中，所述熔化的加热方式为优选电磁加热或天然气加热；所述熔化的温度优选为980～1100℃，更优选为1000～1080℃，进一步优选为1020～1050℃；所述熔化的氛围优选为真空；所述熔化的真空度优选为1
×
10-3
pa～1
×
10-5
pa，更优选为1
×
10-4
pa～1
×
10-5
pa。本发明通过控制熔化的参数，有利于进一步提高熔化的效果。
33.熔化结束后，本发明优选将熔化的产物进行静置。在本发明中，所述静置的时间优选为0.5～3min，更优选为1～2min。本发明通过静置，可以使熔融银受热更加均匀。
34.在本发明中，所述合金化的温度优选为980～1100℃，更优选为1000～1080℃，进一步优选为1020～1050℃；所述合金化的时间为0.5～5min，优选为1～4min，更优选为2～3min。本发明通过在上述温度下进行合金化，能够使熔融银具有很好的流动性，便于混合均匀；通过控制合金化的时间，可以使镍镁合金球在熔融银中未完全熔化，从而在后续轧制和拉丝的过程中能够随着合金圆杆的变形而变形，最终形成纤维状分布。
35.在本发明中，所述合金化优选在电磁搅拌条件下进行。本发明通过电磁搅拌的方式可以使镍镁合金球在熔融银中分散更加均匀。
36.合金化结束后，本发明优选将所述合金化的产物进行静置。在本发明中，所述静置的时间优选为0.5～5min，更优选为1～4min。本发明通过静置，可以使各组分更加均匀。
37.在本发明中，所述连铸的过冷度为δ20～80℃，优选为δ40～60℃。本发明通过在一定过冷度条件下进行连铸，能够提高镍在银中的固溶量并使银与镍和镁形成固溶强化，从而提高合金的强度，从而进一步提高合金的强度和导电性。
38.本发明对所述连铸的具体操作没有特殊的限定，能够使合金圆杆的直径满足要求即可。
39.在本发明中，所述合金圆杆的直径优选为5～9mm，更优选为6～8mm，进一步优选为7mm。本发明通过将合金圆杆的直径控制在上述范围内，便于后续进行大塑性变形轧制，从而进一步提高合金的性能。
40.得到合金圆杆后，本发明对所述合金圆杆进行大塑性变形轧制，得到合金丝材。
41.在本发明中，所述大塑性变形轧制的总变形量≥80％，优选为80～90％，更优选为85～90％；所述大塑性变形轧制的单道次变形量优选≥10％，更优选为10～20％，进一步优选为12～15％。本发明通过大塑性变形轧制，使合金圆杆在外力作用下直径大幅度降低，同时使合金圆杆内部残留的镍镁合金随着合金圆杆的变形而变形，最终形成纤维状分布，从而提高合金的力学性能。
42.在本发明中，所述合金丝材的直径优选为1～3mm，更优选为2mm。本发明将合金丝材的直径控制在上述范围内，便于后续进行拉丝处理。
43.得到合金丝材后，本发明对所述合金丝材进行拉丝，得到银镍合金。
44.本发明对所述拉丝的具体操作没有特殊的限定，根据所需银镍合金的尺寸规格进行拉丝即可。
45.本发明通过向熔融银中加入镍镁中间合金进行短时间的合金化，镍镁中间合金不能完全溶解，从而使合金圆杆中残留部分镍镁合金，既可以起到细化晶粒的作用，同时为后续镍在银镍合金中的纤维状分布打下基础；镍镁中间合金中的镁可以与银形成固溶强化，从而进一步提高合金强度；通过在一定过冷度条件下进行铸造，能够提高镍在银中的固溶
量并使银与镍形成固溶强化，从而提高合金的强度；通过大塑性变形轧制，可以使合金圆杆的直径在外力作用下大幅度降低，同时这个过程中，合金圆杆内部残留的镍镁合金随着合金圆杆的变形逐渐形成纤维状分布，从而进一步提高了银镍合金的硬度、耐磨性和抗烧损能力。
46.本发明的制备方法简单，可使银镍合金具有强度高，接触电阻较高的特点，其为后续银镍合金的研究和制备打下了基础。
47.本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的银镍合金，所述银镍合金包括5～20wt.％的镍、1～5wt.％的镁和余量的银，优选为10～15wt.％的镍、2～4wt.％的镁和余量的银。在本发明中，所述银镍合金中含有呈纤维状分布的镍。
48.本发明提供的银镍合金具有抗拉强度高，耐磨性好，接触电阻较高，耐电磨损性优异的特点，可以作为触头材料应用于开关、控制器、电压调节器、断路器、汽车用电器和磁力启动器。
49.下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
50.实施例1
51.一种银镍合金的制备方法，由以下步骤组成：
52.(1)将银熔化后静置3min，加入镍镁合金球进行合金化，静置2min，然后进行连铸，得到合金圆杆；所述熔化的加热方式为天然气加热，熔化的温度为1050℃，熔化的真空度为1
×
10-4
pa；所述镍镁合金球的直径为6mm；所述镍镁合金中镍的含量为80wt.％，镁的含量为20wt.％；所述合金化的方式为电磁搅拌，合金化的温度为1050℃，合金化的时间为0.5min；所述连铸的过冷度为δ40℃；所述合金圆杆的直径为6mm；
53.(2)对所述步骤(1)得到的合金圆杆进行大塑性变形轧制，得到合金丝材；所述大塑性变形轧制的总变形量为80％；所述大塑性变形轧制的单道次变形量为12％；所述合金丝材的直径为2mm；
54.(3)对所述步骤(2)得到的合金丝材进行拉丝，得到银镍合金。
55.实施例1制备的银镍合金中银的含量为85wt.％，镍的含量为12wt.％，镁的含量为3wt.％，所述银镍合金的微观组织图如图1所示。由图1可以看出，本发明制备的银镍合金中含有呈纤维状分布的镍。
56.对实施例1制备的银镍合金的抗拉强度和接触电阻进行测试，最终测得，银镍合金的抗拉强度为390mpa，电阻率为2.1μω
·
cm，说明本发明的制备方法能够制备得到的银镍合金的抗拉强度高，耐电磨损性能优异。
57.实施例2
58.一种银镍合金的制备方法，由以下步骤组成：
59.(1)将银熔化后静置1min，加入镍镁合金球进行合金化，静置5min，然后进行连铸，得到合金圆杆；所述熔化的加热方式为天然气加热，熔化的温度为1000℃，熔化的真空度为1
×
10-4
pa；所述镍镁合金球的直径为2mm；所述镍镁合金中镍的含量为80wt.％，镁的含量为20wt.％；所述合金化的方式为电磁搅拌，合金化的温度为1000℃，合金化的时间为3min；所
述连铸的过冷度为δ20℃；所述合金圆杆的直径为5mm；
60.(2)对所述步骤(1)得到的合金圆杆进行大塑性变形轧制，得到合金丝材；所述大塑性变形轧制的总变形量为80％；所述大塑性变形轧制的单道次变形量为15％；所述合金丝材的直径为2mm；
61.(3)对所述步骤(2)得到的合金丝材进行拉丝，得到银镍合金。
62.实施例2制备的银镍合金中银的含量为87.5wt.％，镍的含量为10wt.％，镁的含量为2.5wt.％。对实施例2制备的银镍合金的抗拉强度和接触电阻进行测试，最终测得，银镍合金的抗拉强度为340mpa，电阻率为2.0μω
·
cm，说明本发明的制备方法能够制备得到的银镍合金的抗拉强度高，耐电磨损性能优异。
63.实施例3
64.一种银镍合金的制备方法，由以下步骤组成：
65.(1)将银熔化后静置1min，加入镍镁合金球进行合金化，静置3min，然后进行连铸，得到合金圆杆；所述熔化的加热方式为天然气加热，熔化的温度为1100℃，熔化的真空度为1
×
10-5
pa；所述镍镁合金球的直径为20mm；所述镍镁合金中镍的含量为80wt.％，镁的含量为20wt.％；所述合金化的方式为电磁搅拌，合金化的温度为1000℃，合金化的时间为5min；所述连铸的过冷度为δ60℃；所述合金圆杆的直径为9mm；
66.(2)对所述步骤(1)得到的合金圆杆进行大塑性变形轧制，得到合金丝材；所述大塑性变形轧制的总变形量为80％；所述大塑性变形轧制的单道次变形量为10％；所述合金丝材的直径为2mm；
67.(3)对所述步骤(2)得到的合金丝材进行拉丝，得到银镍合金。
68.实施例3制备的银镍合金中银的含量为80wt.％，镍的含量为16wt.％，镁的含量为4wt.％。对实施例2制备的银镍合金的抗拉强度和接触电阻进行测试，最终测得，银镍合金的抗拉强度为410mpa，电阻率为2.3μω
·
cm，说明本发明的制备方法能够制备得到的银镍合金的抗拉强度高，耐电磨损性能优异。
69.通过实施例1～3的记载可知，本发明制备的银镍合金的抗拉强度高，接触电阻符合要求，耐电磨损性能优异。
70.以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。