超高电阻温度系数钯铁合金及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了超高电阻温度系数钯铁合金及其制备方法，合金成分(质量百分比)为72～75Pd和25～28Fe。本发明采用快速凝固技术(合金熔液注入快冷法)得到Ф0.2mm的钯铁合金线材，再经过常温塑性变形工艺制备出直径Φ0.015～0.03mm的超细丝材。利用钯铁合金成品热处理(包括高温固溶连续退火和有序化转变热处理)，获得了具有超高的电阻温度系数的钯铁合金(8720ppm/℃)，用来代替纯Pt丝(3927ppm/℃)制备接触燃烧型气体传感器线圈，提高传感器的灵敏度的同时减低传感器的制作成本。
【专利说明】超高电阻温度系数钯铁合金及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金属材料领域，涉及具有超高电阻温度系数的钯铁合金的制备方法，制备出的超细丝可代替纯Pt丝制备接触燃烧型气体传感器线圈。
【背景技术】
[0002]在贵金属材料中，钼的电阻温度系数最大(a 0 ^loor= 3927ppm/°C )，物理化学性能最稳定，钼丝首选作为气敏元件的线圈材料，但是钼电阻率小、强度低，为提高敏感元件的灵敏度，通常只能使用线径非常小的钼细丝，细小而软的钼丝给元件的制作带来很大的困难，气敏元件因钼丝断裂而报废。通常，贵金属元素固溶合金化后电阻率升高、电阻温度系数下降，然而Pd3Fe相合金则相反，这与钯铁合金形成有序相Pd3Fe结构密切相关。
[0003]Pd3Fe有序相结构的钯铁合金具有良好的综合性能:超高的电阻温度系数、高的电阻率和强度，可用作接触燃烧型和热线型气敏元件的线圈材料，代替目前普遍采用的高纯钼丝，不仅降低了传感器成本，而且也可提高其灵敏度(特别是可以用来检测低浓度CO等气体)。英国和日本已用具有Pd3Fe有序相的PdFe合金超细丝制备出高灵敏度的接触燃烧型CO敏感元件，但具体成分和制作工艺还没有相关的公开报道。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种钯铁合金超细丝，电阻温度系数高达8720ppm/°C，用来代替纯Pt丝制备接触燃烧型气体传感器，提高传感器的灵敏度的同时减低传感器的制作成本，填补该领域国内空白。
[0005]本发明提出的具有超高电阻温度系数的钯铁合金，其成分质量百分比为72~75Pd、25~28Fe。该成分区域的钯铁合金存在Pd3Fe有序相结构(类似于AuCu3)，具有超高的电阻温度系数的独特电学性能。
[0006]本发明提出的钯铁合金用如下方法制备:合金各组元按名义含量配料，原料纯度大于99.99%，采用快速凝固技术中的合金熔液注入快冷法，制备出了 Φ0.2mm的非晶合金线材。工艺参数如下:熔化温度一 1350~1480°C、喷嘴直径一300μπκ喷射速度一1.5m/
S、冷却液一20~28% MgCl2盐水、冷却液的温度213~257K、冷却液在导流管中的流速一
1.65~2.15m/s、获得非晶合金线材的直径一0.15~0.28_。
[0007]采用常温拉拔塑性变形，道次变形量0.5~1.5%内，总变形量40~60%、中间退火采用温度600~750°C (保温时间20~40分钟)，最后制备出直径为0.015~0.03mm的超细丝材。
[0008]钯铁合金经过高温固溶连续退火后再进行有序化转变，获得的电阻温度系数比钯铁合金直接进行有序化转变的要提高很多，所以钯铁合金的成品处理包含:高温固溶连续退火(900~1000°C )和有序化转变热处理(750°C~880°C，保温12h)，合金获得超高的电阻温度系数(8015~8720ppm/°C )。
【具体实施方式】
[0009]实施例1合金各组元按75.0 % Pd，25.0% Fe的含量配料(质量百分比)，原料纯度大于99.99%，采用快速凝固技术中的合金熔液注入快冷法(工艺参数如下:熔化温度一1390°C、喷嘴直径一300μπκ喷射速度一1.5m/s、冷却液一23% MgCl2盐水、冷却液的温度224K、冷却液在导流管中的流速一 1.95m/s)，制备出了 Φ0.2mm的非晶合金线材。采用常温拉拔塑性变形，道次变形量0.8%内，总变形量50%、中间退火采用温度700°C (保温时间20~40分钟)，最后制备出直径为0.015mm的超细丝材。随后进行950°C固溶连续退火(收线速度20转/分钟)和800°C保温12小时的有序化转变热处理，合金的电阻温度系数达到最大值，最后测量其电阻温度系数8015--111/1:，电阻率3611 Ω.αιι，抗拉强度1150MPa。
[0010]实施例2合金各组元按73.0% Pd，27.0 % Fe的含量配料，原料纯度大于99.99%，采用快速凝固技术中的合金熔液注入快冷法(工艺参数如下:熔化温度一1420°C、喷嘴直径一300μπκ喷射速度一1.5m/s、冷却液一23% MgCl2盐水、冷却液的温度224K、冷却液在导流管中的流速一 1.95m/s)，制备出了 Φ0.2mm的非晶合金线材。采用常温拉拔塑性变形，道次变形量0.8%内，总变形量50%、中间退火采用温度700°C (保温时间20~40分钟)，最后制备出直径为0.015mm的超细丝材。随后进行950°C固溶连续退火(收线速度20转/分钟)和830°C保温12小时的有序化转变热处理，合金的电阻温度系数达到最大值，最后测量其电阻温度系数845(^111/1:，电阻率3211 Ω.αιι，抗拉强度1208MPa。
[0011]实施例3合金各组元按72.0% Pd，28.0 % Fe的含量配料，原料纯度大于99.99%，采用快速凝固技术中的合金熔液注入快冷法(工艺参数如下:熔化温度一1450°C、喷嘴直径一300μπκ喷射速度一1.5m/s、冷却液一23% MgCl2盐水、冷却液的温度224K、冷却液在导流管中的流速一 1.95m/s)，制备出了 Φ0.2mm的非晶合金线材。采用常温拉拔塑性变形，道次变形量0.8%内，总变形量50%、中间退火采用温度700°C (保温时间20~40分钟，随丝材直径减少保温时间减少)，最后制备出直径为0.015mm的超细丝材。随后进行950°C固溶连续退火(收线速度20转/分钟)和850°C保温12小时的有序化转变热处理，合金的电阻温度系数达到最大值，最后测量其电阻温度系数8720ppm/°C，电阻率30μ Ω.cm，抗拉强度 1260MPa。
[0012]表1是钯铁合金和纯Pt丝性能对比。
[0013]钯铁合金和纯Pt丝性能对比
[0014]
【权利要求】
1.一种具有超高电阻温度系数的钯铁合金，其特征在于:合金成分质量百分比为72~75Pd和25~28Fe，该成分区域的钯铁合金存在Pd3Fe有序相结构即AuCu3结构。
2.权利要求1的钯铁合金应用于接触燃烧型气体传感器线圈材料。
3.一种具有超高电阻温度系数的钯铁合金的制备方法，其特征在于:采用快速凝固技术中的合金熔液注入快冷法，工艺参数如下:熔化温度为1350~1480°C、喷嘴直径为300 μ m、喷射速度为1.5m/s、冷却液为20~28% MgCl2盐水、冷却液的温度为213~257K、冷却液在导流管中的流速为1.65~2.15m/s、采用常温拉拔塑性变形获得非晶合金线材的直径为0.15~0.28mm,随后经过高温固溶连续退火和有序化转变热处理。
4.根据权利要求3所述的具有超高电阻温度系数的钯铁合金的制备方法，其特征在于:米用常温拉拔塑性变形时，道次变形量0.5~1.5%内，总变形量40~60%、中间退火采用温度600~750°C，保温时间20~40分钟，最后制备出直径为0.015~0.03mm的超细丝材。
5.根据权利要求 3所述的具有超高电阻温度系数的钯铁合金的制备方法，其特征在于:所述钯铁合金经过高温固溶连续退火的温度是:900~1000°C，有序化转变热处理条件:750°C~ 880°C，保温 12h。
【文档编号】C22F1/14GK104164584SQ201410382770
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年8月6日 优先权日:2014年8月6日
【发明者】尹俊美, 万吉高, 程勇, 武海军, 杨丽娟, 罗雁波 申请人:贵研铂业股份有限公司