专利名称：新型铂合金电接触材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种新型稀贵金属电接触材料钼合金及其制备方法，属于金属材料领 域。
背景技术：
由于航空、航天、船舶、汽车、机电、电器、电子、通讯等领域发展的需要，高熔点、高 硬度、耐腐蚀、低接触电阻、高抗熔焊性和耐电弧烧蚀能力强的新型电接触材料已成为急需 材料，要求钼合金电接触材料具有⑴化学稳定性高；⑵优异的综合高温力学性能；⑶ 良好的制造加工性能；(4)低而稳定的接触电阻；(5)优异的抗熔焊和耐电弧烧蚀性能；(6) 通过加入多元稀有金属元素替代昂贵的贵金属元素，降低原材料成本，节约贵金属资源，实 现贵金属材料的合理利用。钼具有优良的抗腐蚀性，如耐氧化、耐硫化和耐盐水腐蚀等；在500°C 1500°C的 温度范围内都具有低而稳定的接触电阻，熔点高(1772°C )，饱和蒸气压低，熔焊倾向小，耐 磨性好，是性能优良的电接触材料。但是，纯钼较软，而且资源稀少价格昂贵，钼的合金化是 其强化的主要途径。钼及其合金主要应用于通断电流低于10A、使用频率高、使用条件要求苛刻，而银 基、金基和钯基合金均不能满足要求的开关和接触器中。在纯钼中通常添加铱、铑、钌、镍等 合金元素，得到钼合金电接触材料。铱的熔点为2447°C，具有良好的高温耐腐蚀能力，通常作为合金元素加入钼中， 使合金的熔点提高，耐腐蚀能力增强，力学性能及抗电弧烧蚀能力提高。如Pt-Ir (5 30at% )合金熔点高于1780°C、硬度高(Hva2 > 300)、耐磨性好、抗氧化耐腐蚀能力强，在 弱电领域具有稳定可靠的电接触性能，具有最小的接触电阻和最低的噪声水平，在使用条 件要求最高的弱点开关电器中成为经典的电接触材料。钼铱二元合金系在970°C高温以上时为连续固溶体合金，在970°C以下时产生调 幅分解。一般的合金牌号为Pt-Ir5、Pt-Irl0、Pt-Ir20、Pt-Ir25等，合金具有高的熔点、硬 度，高的耐腐蚀能力和低的接触电阻，是性能优良的电接触材料，在航空、航天、船舶等领域 广泛应用，如发动机点火接点、高灵敏度继电器接点、船舶电螺径重力摆继电器接点，微电 机、电位器电刷和导电环等；另外，也是航向仪、地平仪、陀螺仪等精密传感器的电位器或导 电环等。它们在线路中执行着接通、断开和负载电流的任务，对电器、开关和过载保护器等 能否正常运行起着决定性作用。特别是在航空、航天等高技术领域，对钼铱合金电接触材料 的要求最为苛刻，要求具有长寿命和高可靠性。但是，经过长期的使用发现，钼铱合金电接触材料存在不足，如(1)触头表面电 弧侵蚀坑严重，呈现凸起或凹坑；(2)金属转移明显，使接点材料之间熔焊；(3)接触器件失 效过早，影响整体部件的可靠性和电寿命等。目前，对Pt-Ir合金进行改进的方法有(1) 研制替代合金。如德国、日本研制的金基合金用于部分取代Pt-Ir合金，采用价格相对便宜 的Pd、Ru等贵金属元素减少Pt、Ir贵金属的含量等；美国宇航局(NASA)、法国公司研究的Pd-Ir、Pd-Re、Pd-W、Pd-Ag等合金；俄罗斯研究的Pt_Ir60合金等。但是该类合金加工性能 差，价格也较昂贵。(2)研究多元系合金。国内自主研究开发了 Pt-Ir-Os、Pt-Ir-Rh、Pt-Ir-Ru、 Pt-Ir-RE等新材料，使Pt-Ir合金的综合性能有所改善。但是，效果不突出，价格昂贵。(3)以过渡族金属元素代替或部份替代贵金属元素。如已有铌、铬、锆、钨、镍等过 渡族元素在钼中成功应用，以及铌、铁、钨、锆等过渡族元素添加到铱中的成功应用报道，但 是不能实现全部替代Pt-Ir合金的目标。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，因此，有必要设计PtIrNbZrMoTaYbGdTb多元系钼 合金组成，采用真空高频或中频熔炼炉制备合金，再通过轧制、拉拔、热处理等工艺加工，制 备新型钼合金，具有重要意义。本发明的新型钼合金，其化学成份(重量％)为5.0 30.0Ir，0. 1 5.0Nb， 0. 1 5. OZr, 0. 1 5. OMo, 0. 1 5. OTa, 0. 1 5. OYb, 0. 1 5. OGd, 0. 1 5. 0Tb，余量为Pt。钼合金的制备方法，其特征在于依序包括下列工艺步骤(1)选择纯度> 99. 99%的合金原材料，根据合金化学成份设计配方要求，在真空 中频或高频熔炼炉内合金化，真空度> IXlO-3Pa ；(2)待熔体过热温度达到200°C 300°C后，进行真空浇注为板材或棒材，板材尺 寸为乒5 IOmmX 30 50mm，棒材尺寸为Φ6ι πι Φ 10mm，熔体的冷却速率为> IXlO4K/
So(3)最终制备得PtIrNbZrMoTaYbGdTb多元系稀贵金属合金材料(4)合金锭坯重量为IOOg IOOOg ；(5)合金通过轧制、拉拔、热处理等工艺制备出板状、棒状或触头等形状的成品。
具体实施例方式本发明钼合金的制备方法，依序包括下列工艺步骤(1)选择纯度> 99. 99%的合金原材料，根据合金化学成份设计配方要求，在真空 中频或高频熔炼炉内合金化，真空度> IXlO-3Pa ；(2)待熔体过热温度达到200°C 300°C后，进行真空浇注为板材或棒材，板材尺 寸为乒5 IOmmX 30 50mm，棒材尺寸为Φ6ι πι Φ 10mm，熔体的冷却速率为> IXlO4K/
So(3)最终制备得PtIrNbZrMoTaYbGdTb多元系稀贵金属合金材料(4)合金锭坯重量为IOOg IOOOg ；(5)合金通过轧制、拉拔、热处理等工艺制备出板状、棒状或触头等形状的成品。本发明的新型钼合金材料的具体实施列为材料的熔点、密度、抗拉强度、延伸率、 硬度及电阻率等，具体如表1所示。表1. Pt合金的物理、力学和电学性能
权利要求
铂合金电接触材料，其特征在于其化学成份的重量百分比为5.0～30.0％Ir，0.1～5.0％Nb，0.1～5.0Zr，0.1～5.0％Mo，0.1～5.0Ta，0.1～5.0％Yb，0.1～5.0％Gd，0.1～5.0％Tb，余量为Pt。
2.钼合金的制备方法，其特征在于依序包括下列工艺步骤(1)选择纯度>99. 99%的合金原材料，根据合金化学成份的重量百分比5.0 30. 0% lr,0. 1 5. 0% Nb，0. 1 5. OZr, 0. 1 5. 0 % Mo，0. 1 5. OTa, 0. 1 5. 0% Yb， 0. 1 5.0% Gd，0. 1 5.0% Tb，余量为Pt，配制，随后在真空中频或高频熔炼炉内合金化；(2)待熔体过热温度达到200°C 300°C后，进行真空浇注为板材或棒材，熔体的冷却 速率为 > lX104K/s ；(3)最终制备得PtIrNbZrMoTaYbGdTb多元系稀贵金属合金材料；(4)合金锭坯重量为IOOg IOOOg；(5)合金通过轧制、拉拔、热处理等工艺制备出各种板状、棒状或触头形状的成品。
3.根据权利要求2所述的钼合金的制备方法，其特征在于所述真空中频或高频熔炼炉 的真空度> lXl(T3Pa。
4.根据权利要求2所述的钼合金的制备方法，其特征在于所述步骤(2)中真空浇注为 板材或棒材板材尺寸为乒5 IOmmX 30 50mm，棒材尺寸为Φ6mm Φ 10mm。
全文摘要
本发明公开了一种稀贵金属新型铂合金电接触材料及其制备方法，属于电接触材料。铂铱合金的重量百分比化学成份为5.0～30.0Ir，0.1～5.0Nb，0.1～5.0Zr，0.1～5.0Mo，0.1～5.0Ta，0.1～5.0Yb，0.1～5.0Gd，0.1～5.0Tb，余量为Pt。其制备方法为将铂(Pt)、铱(Ir)、铌(Nb)、锆(Zr)、钼(Mo)、钽(Ta)、镱(Yb)、钆(Gd)、铽(Tb)等金属元素，按合金化学成分设计配方比例配好，在高频或中频熔炼炉中制备成PtIrNbZrMoTaYbGdTb九元合金，合金再通过轧制、拉拔、热处理等工艺加工，最终形状为板状、棒状或触头等成品。该合金材料具有高熔点，高硬度，耐腐蚀，低接触电阻，高的抗熔焊能力和耐电弧烧蚀能力等特点，是性能优良的电接触材料，在航空、航天、船舶、汽车、机电、电器、电子、通讯等领域具有广泛应用前景。
文档编号C22C5/04GK101948965SQ20101023716
公开日2011年1月19日 申请日期2010年7月27日 优先权日2010年7月27日
发明者刘满门, 崔浩, 张吉明, 杨有才, 谢明, 赵九洲, 陈敬超, 陈松, 陈永泰 申请人:昆明贵金属研究所