专利名称：一种新型银基电接触材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及金属材料领域，特别是涉及内氧化型AgCuNiAl合金电接触材料及其连续铸造制备方法。
背景技术：
银基电接触材料由于其接触电阻低、抗熔焊能力强、耐磨损性能良好、抗电侵蚀能力强等特点得到了广泛应用，银及银合金是电器开关、仪器、仪表等触头的主要电接触材料，触头材料性能好坏直接影响到电器、仪表的性能和寿命。国内外通常采用逐炉浇铸凝固成扁铸锭后，采用轧机加工成片材，然后内氧化的方法制备AgCuONiO合金片材产品，此类逐炉熔炼的方法对设备和操作人员要求高、批量生产材料成分、性能一致性差，生产效率低，生产成本高，难以大批量生产，影响材料大量推广应用。
发明内容
本发明的目的是公开一种内氧化型AgCuNiAl合金的电接触材料及其制备方法，本发明采用连铸法生产的AgCuNiAl合金电接触材料化学成分均匀(无Cu、Ni聚集)，可连续加料、熔炼铸造，实现规模化批量生产，板坯含氧量< 10PPM，无氧化物、夹杂物、缩孔等缺陷，成品 率高，生产成本低，大批量生产AgCuNiAl合金成分均匀、性能一致好，经后续加工和内氧化处理后，带材横向纵向性能差异小，极大地提升了材料综合性能。本发明AgCuNiAl合金材料的化学成分为:Cu 3wt% 6wt%, Ni 0.3wt% 0.6wt%,A10.05wt% 0.lwt%,余量为Ag。此材料的特征为，由于Ni不溶于Ag中，是依靠Cu将Ni带入到合金中去，而Cu的含量较低，不足以能将Ni均匀的溶入到基体Ag中，用常规方法制备的合金中，Ni易产生聚集，导致材料化学成分偏析严重，均匀性较差，批量生产性能一致性差，难以大批量生产出性能稳定可靠的产品，而微量Al固熔于Ag中，由于Al易氧化，在AgCuNiAl合金内氧化过程中，优先氧化,从而阻止CuO、NiO氧化相聚集,促进内氧化进程，提高合金强度。本发明的工艺步骤如下:
以纯度 Ag ≥ 99.99%、Cu ≥ 99.99%、Ni ≥ 99.95%、Al ≥ 99.99% 为原料，按 Cu3wt% 6wt%, Ni 0.3wt% 0.6wt%, Al 0.05wt% 0.lwt%,余量为Ag质量百分比进行配料，适当增加易氧化烧损的Cu0.l%、Ni0.04%，按如下方法进行制备:
Φ先将Cu、N1、Al在真空炉内(真空度≥IO-1MPa)熔铸成中间合金铸锭；
将CuNiAl中间合金铸锭轧制成厚度3 5毫米片材并剪切等分成4份，Ag原料等分成5份；
f将连铸炉升温至700°C 900°C后，加入一份Ag原料，待Ag原料熔化后，炉内通入纯度> 99.999%氩气进行搅拌，加入一份CuNiAl中间合金，待熔化后再加入Ag原料，熔化后加入一份CuNiAl中间合金，如此交替加入原料直至加完5份Ag原料、4份CuNiAl中间合金并加入覆盖剂；:3)金属完全熔化后，精炼30min 60min,开始连续铸造,连铸板还为厚度8mm,宽度
160mm ;铸完一炉如需继续熔铸，炉内留部分金属料，停止铸造，再按ifj步骤加料，保温精炼，再开始连续铸造，如此反复，直至铸完所有合金原料；
1冷轧开坯:采用两辊轧机开坯、道次变形量控制在10% 15%，冷轧至厚度2.5毫米。'6；内氧化热处理:600 700 O /8 12h ;
表面清理:用机械和人工清理表面；
⑧中间轧制:用四辊轧机冷轧，道次变形量控制在3% 10%，冷轧至厚度0.6毫米；
⑨热处理:600 700°C/4 6h ;
⑩精轧:用四辊轧机冷轧，道次变形量控制在3% 6%，冷轧至厚度0.076 0.1毫米。AgCuNiAl合金经内氧化后，CuO, NiO, A1203氧化相弥散分布于基体相中，对合金起到强化作用，同时，氧化物相能显著提高合金材料的耐电蚀、抗熔焊、耐磨损性能，在精密电子器件领域有着广泛的应用前景。但由于此合金中的Ni在Ag中分布不均匀，易聚集，从而导致材料的性能一致性较差，影响了此材料规模化生产和应用。本发明提出在合金中添加微量金属Al，Al均匀分布在Ag基体中，除提高内氧化后合金强度外(见表3)，在AgCuNi合金内氧化过程中优先氧化，阻止Cu0、Ni0氧化相聚集；采用连铸机熔炼连续铸造(简称连铸)的方法生产AgCuNiAl板坯，可连续加料、熔炼铸造、实现规模化批量生产，板坯无氧化物、夹杂物、缩孔等缺陷，成品率极高，降低生产成本，合金成分均匀，Cu、Ni和微量Al均匀分布在Ag基体中，大批量生产AgCuNiAl合金性能一致好,质量稳定可靠。本发明采用连铸方法所制备的带材的优点在于I合金化学成分均匀，铸坯成分可控，可以控制合金中Cu含量:3 wt% 6 wt%, Cu误差±0.4%, Ni含量:0.3wt% 0.6wt%,Ni误差±0.05% ；A1 0.05wt% 0.lwt% ； f制备的带材含氧量彡10PPM,无氧化物、夹杂物、
缩孔等缺陷，横向和纵向性能差异小，批量生产材料成分、性能一致性好；+f可连续大规模
连铸生产(100公斤至数吨)无缩孔，大大提高此材料的生产效率和降低了生产成本，促进AgCuNiAl合金产品的推广应用本发明所述的电接触弹性材料不含Pb、Cd等有毒元素，属绿色环保材料。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做详细说明。
实施例一:以纯度Ag 彡 99.99%、Cu 彡 99.99%、Ni 彡 99.95%、Al 彡 99.99% 为原料，按Cu4.1% wt%，Ni 0.34%wt%，Al 0.07 wt %，余量为Ag质量百分比进行配料，按如下方法进行制备:
1、先将Cu、N1、Al在真空炉内(真空度彡IO-1MPa)熔铸成中间合金铸锭；
2、将CuNiAl中间合金铸锭轧制成厚度3 5毫米片材并剪切等分成4份，Ag原料等分成5份；
3、将连铸炉升温至700°C 90(TC后，加入一份Ag原料，待Ag原料熔化后炉内通入纯度> 99.999%氩气进行搅拌，加入一份CuNiAl中间合金，待熔化后再加入Ag原料，熔化后加入一份CuNiAl中间合金,如此交替加入原料(4份CuNiAl中间合金,5份Ag原料,每炉加料量在100-200公斤)直至加完，加入覆盖剂；
4、金属完全熔化后，精炼30min 60min,开始连续铸造,连铸速度为(50mm/min 80mm/min),连铸板还为厚度8mm宽度160mm;
5、采用两辊轧机开坯、道次变形量控制在10% 15%，厚度8mm板坯冷轧至厚度2.5毫米。6、600 700°C内氧化热处理8 12h ;
7、用机械和人工清理表面；
8、用四辊轧机冷轧，道次变形量控制在3% 10%，冷轧至厚度0.6毫米；
9、600 700°C内氧化热处理4 6h ;
10、用四辊轧机冷轧，道次变形量3% 10%，轧至厚度0.15mm ；
11、用滚剪机剪边；
12、真空退火温度300°C 350°C/3 4h ;
13、用四辊轧机精轧，道次变形量控制在3% 6%，冷轧至厚度0.076 mm。14、用汽油清洗厚度0.076 mm带材并烘干；
15、成品包装。实施例二:以纯度 Ag 彡 99.99%、Cu 彡 99.99%、Ni 彡 99.95%、Al 彡 99.99% 为原料,按Cu5.lwt%, Ni 0.44wt%, Al 0.07 wt %,余量为Ag质量百分比进行配料,按如下方法进行制备:
1、先将Cu、N1、Al在真空炉内(真空度彡IO-1MPa)熔铸成中间合金铸锭；
2、将CuNiAl中间合金铸锭轧制成厚度3 5毫米片材并剪切等分成4份，Ag原料等分成5份；
3、将连铸炉升温至700°C 90(TC后，加入一份Ag原料，待Ag原料熔化后炉内通入纯度> 99.999%氩气进行搅拌，加入一份CuNiAl中间合金，待熔化后再加入Ag原料，熔化后加入一份CuNiAl中间合金,如此交替加入原料(4份CuNiAl中间合金,5份Ag原料,每炉加料量在100-200公斤)直至加完，加入覆盖剂；
4、金属完全熔化后，精炼30min 60min,开始连续铸造，连铸速度为(50mm/min 80mm/min),连铸板还为厚度8_宽度160_ ；
5、采用两辊轧机开坯、道次变形量控制在10% 15%，厚度8mm板坯冷轧至厚度2.5毫米。
6、600 700 °C内氧化热处理8 12h ;
7、用机械和人工清理表面；
8、用四辊轧机冷轧，道次变形量控制在3% 10%，冷轧至厚度0.6毫米；
9、600 700°C内氧化热处理4 6h ;
10、用四辊轧机冷轧，道次变形量3% 10%，轧至厚度0.15mm ；
11、用滚剪机剪边；
12、真空退火温度300°C 350°C/3 4h ;
13、用四辊轧机精轧，道次变形量控制在3% 6%，冷轧至厚度0.085 mm。14、用汽油清洗厚度0.085 mm带材并烘干；
15、成品包装。实施例三:以纯度Ag 彡 99.99%、Cu 彡 99.99%、Ni 彡 99.95%、Al 彡 99.99% 为原料，按Cu6.lwt%，Ni 0.64wt%, Al 0.07 wt %，余量为Ag质量百分比进行配料，按如下方法进行制备:
1、先将Cu、N1、Al在真空炉内(真空度彡IO-1MPa)熔铸成中间合金铸锭；
2、将CuNiAl中间合金铸锭轧制成厚度3 5毫米片材并剪切等分成4份，Ag原料等分成5份； 3、将连铸炉升温至700°C 90(TC后，加入一份Ag原料，待Ag原料熔化后炉内通入纯度> 99.999%氩气进行搅拌，加入一份CuNiAl中间合金，待熔化后再加入Ag原料，熔化后加入一份CuNiAl中间合金,如此交替加入原料(4份CuNiAl中间合金,5份Ag原料,每炉加料量在100-200公斤)直至加完，加入覆盖剂；
4、金属完全熔化后，精炼30min 60min,开始连续铸造，连铸速度为(50mm/min 80mm/min),连铸板还为厚度8_宽度160_ ；
5、采用两辊轧机开坯、道次变形量控制在10% 15%，厚度8mm板坯冷轧至厚度2.5毫米。6、600 700°C内氧化热处理8 12h ;
7、用机械和人工清理表面；
8、用四辊轧机冷轧，道次变形量控制在3% 10%，冷轧至厚度0.6毫米；
9、600 700°C内氧化热处理4 6h ;
10、用四辊轧机冷轧，道次变形量3% 10%，轧至厚度0.15mm ；
11、用滚剪机剪边；
12、真空退火温度300°C 350°C3 4h ;
13、用四辊轧机精轧，道次变形量控制在3% 6%，冷轧至厚度0.1mm。14、用汽油清洗厚度0.1 mm带材并烘干；
15、成品包装。实施例一至三制备得到的AgCu0Ni0A1203电接触材料中的杂质含量为(质量百分比):Fe ( 0.001wt%, Sb ( 0.001wt%, Bi ( 0.001wt%。采用本发明实施例一制备的AgCu0Ni0A1203合金产品化学成分分析及性能测试数据对比见表1、表2和表3。表1:实施例一 AgCu0Ni0A1203合金产品成分分析及性能测试
权利要求
1.一种内氧化型AgCuNiAl合金的电接触材料，其特征在于: 该合金材料的化学成分质量百分比为:Cu 3wt% 6wt%, Ni 0.3wt% 0.6wt%,Al0.05wt% 0.lwt%,余量为 Ag，各材料纯度:Ag ≥ 99.99%、Cu ≥ 99.99%、Ni ≥ 99.95%、Al ≥ 99.99%ο
2.一种内氧化型AgCuNiAl合金的电接触材料的制备方法，其特征在于含有以下工艺步骤: 以纯度 Ag ≥99.99%、Cu ≥ 99.99%、Ni ≥ 99.95%、Al ≥ 99.99% 为原料，按 Cu3wt% 6wt%, Ni 0.3wt% 0.6wt%, Al 0.05wt% 0.lwt%,余量为Ag质量百分比进行配料，适当增加易氧化烧损的Cu0.1%> Ni0.04%，按如下步骤进行制备: t先将Cu、N1、Al在真空炉内熔铸成中间合金铸锭； 将CuNiAl中间合金铸锭轧制成厚度3 5毫米片材并剪切等分成4份，Ag原料等分成5份； 将连铸炉升温至700 V 900 V后，加入一份Ag原料，待Ag原料熔化后，炉内通入纯度> 99.999%氩气进行搅拌，加入一份CuNiAl中间合金，待熔化后再加入Ag原料，熔化后加入一份CuNiAl中间合金，如此交替加入原料直至加完5份Ag原料、4份CuNiAl中间合金并加入覆盖剂； 5金属完全熔化后，精炼3 0min 60min,开始连续铸造,连铸板还为厚度8mm,宽度160mm ;铸完一炉如需继续熔铸，炉内留部分金属料，停止铸造，再按^;@纏)步骤加料，保温精炼，再开始连续铸造，如此反复，直至铸完所有合金原料； I冷轧开坯:采用两辊轧机开坯、道次变形量控制在10% 15%，冷轧至厚度2.5毫米； _内氧化热处理:600 700°C /8 12h ; ；1:表面清理:用机械和人工清理表面； ⑧中间轧制:用四辊轧机冷轧，道次变形量控制在3% 10%，冷轧至厚度0.6毫米； ⑨热处理:600 700°C/4 6h ; ⑩精轧:用四辊轧机冷轧，道次变形量控制在3% 6%，冷轧至厚度0.076 0.1毫米。
3.根据权利要求2所述的一种内氧化型AgCuNiAl合金的电接触材料的制备方法，其特征在于所述步骤I真空炉内的真空度> 10-lMPa。
4.根据权利要求2所述的一种内氧化型AgCuNiAl合金的电接触材料的制备方法，其特征在于所述步骤X连续铸造的连铸速度为50mm/min 80mm/min。
全文摘要
本发明公开了一种新型银基电接触材料及其制备方法。所述材料包含下列成分Cu3wt%~6wt%，Ni0.3wt%~0.6wt%，Al0.05wt%~0.1wt%，其余量为Ag。涉及连铸法生产的上述电接触材料化学成分均匀(无Cu、Ni聚集)，可连续加料、熔炼铸造，实现规模化批量生产，板坯含氧量≤10PPM，无氧化物、夹杂物、缩孔等缺陷，成品率高，生产成本低，大批量生产AgCuNiAl合金成分均匀、性能一致好，经后续加工和内氧化处理后，带材横向纵向性能差异小，提升材料综合性能。本发明的银基电接触材料在250℃下仍保持良好的弹性及高温强度，材料的接触电阻低，抗熔焊、抗电弧侵蚀能力强。该新型银基电接触材料可在轻、中负荷条件下作为热敏熔断器弹性触点材料使用，可有效防止触点发生熔焊、粘连等现象，使材料使用寿命延长、可靠性提高。
文档编号C22C1/03GK103205595SQ20131005698
公开日2013年7月17日 申请日期2013年2月22日 优先权日2012年12月18日
发明者张国全, 谢宏潮, 张利斌, 蒋传贵, 巫小飞, 王剑平, 张春荣 申请人:贵研铂业股份有限公司