一种氧化锆弥散强化银基合金及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种氧化锆弥散强化银基合金及其制备方法，包括银基材和分散在银基材中的弥散强化相，所述弥散强化相由氧化锆、CuO和Cu2O组成，所述弥散强化相中除氧外的元素占总重的0.12～0.6重量％。与现有技术相比，本发明以锆、铜为添加的合金元素，氧化锆、CuO、Cu2O作为弥散强化相分布于银基材，具有提高合金耐电损性能和电导率的作用。实验结果表明，该氧化锆弥散强化银基合金具有良好的导电性、导热性，具有较高的电导率和良好的耐电损性能，适用于电力、自动化、通讯、精密电子仪等领域的电接触材料。
【专利说明】一种氧化锆弥散强化银基合金及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及合金【技术领域】，尤其涉及一种氧化锆弥散强化银基合金及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 电接触元件负担着电器的接通、分断、导流、隔离的工作，其性能好坏直接影响着 电器的可靠性、稳定性、精确性和使用寿命，而保证电接触元件性能优良的关键是其材料的 制备。因此，对电接触材料的研究与应用已成为电力、自动化、通讯、精密电子仪器等领域的 重要课题。
[0003] 在电接触材料中，银金属氧化物材料由于具有良好的耐电磨损、抗熔焊性和导电 性，广泛应用于各种轻重负荷的低压电器、家用电器、汽车电器、航空航天电器。但是作为 传统接触材料，银氧化镉（AgCdO)存在如下缺点：1、环境保护的要求，银氧化镉材料在制造 和使用过程中不可避免的产生镉毒，已经日益受到人们的关注，目前一些西方发达国家已 经禁止在家用电器和汽车电器上使用该材料；2、电器使用性能的要求，虽然AgCdO材料中 具有大、中等负载电器的万能触头之称，但在抗熔焊、耐电弧损失等性能方面暴露出某些不 足。因此，在探索用无毒的金属氧化物，具有重要的现实意义。
[0004] 本发明人考虑，提供一种氧化锆弥散强化银基合金及其制备方法，其具有较高的 电导率和良好的耐电损性能。
【发明内容】
[0005] 本发明解决的技术问题在于提供一种氧化锆弥散强化银基合金及其制备方法，具 有较高的电导率和良好的耐电损性能。
[0006] 有鉴于此，本发明提供了一种氧化锆弥散强化银基合金，包括银基材和分散在银 基材中的弥散强化相，所述弥散强化相由氧化锆、CuO和Cu 2O组成，所述弥散强化相中除氧 外的元素占总重的〇. 12?0. 6重量％。
[0007] 优选的，锆元素占总重的0· 115?0· 5重量％。
[0008] 优选的，Cu元素占总重的0· 005?0· 1重量％。
[0009] 优选的，所述弥散强化相中除氧外的元素占总重的0. 15?0. 5重量％。
[0010] 优选的，所述弥散强化相有至少88重量％以纳米级颗粒状态弥散分布于银基材 中。
[0011] 优选的，所述弥散强化相90重量％?95重量％以纳米级颗粒状态弥散分布于银 基材中。
[0012] 相应的，本发明还提供一种上述技术方案所述的氧化锆弥散强化银基合金的制备 方法，包括以下步骤：
[0013] 将锆、铜和银混合，在真空感应炉中进行真空感应熔炼，得到银基多元合金；
[0014] 采用粉末冶金法将所述银基多元合金制成平均粒径为20?40 μ m的多元合金粉 末；
[0015] 对所述多元合金粉末进行内氧化-烧结处理，得到氧化锆弥散强化银基合金。
[0016] 优选的，还包括：
[0017] 将所述氧化锆弥散强化银基合金进行热压成型和热锻处理。
[0018] 优选的，所述真空感应熔炼的压力为5X KT6Pa?8X 10_5Pa，温度700°C?800°C。
[0019] 优选的，所述内氧化-烧结处理的温度为500°C?700°C，时间为10?15h。
[0020] 本发明提供了一种氧化锆弥散强化银基合金及其制备方法，包括银基材和分散在 银基材中的弥散强化相，所述弥散强化相由氧化锆、CuO和Cu 2O组成，所述弥散强化相中除 氧外的元素占总重的0. 12?0. 6重量％。与现有技术相比，本发明以锆、铜为添加的合金 元素，氧化锆、CuO、Cu2O作为弥散强化相分布于银基材，具有提高合金耐电损性能和电导 率的作用。实验结果表明，该氧化锆弥散强化银基合金具有良好的导电性、导热性，具有较 高的电导率和良好的耐电损性能，适用于电力、自动化、通讯、精密电子仪等领域的电接触 材料。
【具体实施方式】
[0021] 为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是 应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的 限制。
[0022] 本发明实施例公开了一种氧化锆弥散强化银基合金，包括银基材和分散在银基材 中的弥散强化相，所述弥散强化相由氧化锆、CuO和Cu 2O组成，所述弥散强化相中除氧外的 元素占总重的〇. 12?0. 6重量％。
[0023] 本发明以锆、铜为添加的合金元素，氧化锆、CuO、Cu2O作为弥散强化相分布于银基 材，具有提高合金耐电损性能和电导率的作用。实验结果表明，该氧化锆弥散强化银基合金 具有良好的导电性、导热性，具有较高的电导率和良好的耐电损性能，适用于电力、自动化、 通讯、精密电子仪等领域的电接触材料。
[0024] 作为优选方案，锆元素占总重的0. 115?0.5重量％，更优选为0. 118?0.4重 量％ ;Cu元素占总重的0. 005?0. 1重量％，更优选为0. 01?0. 2重量％。
[0025] 所述弥散强化相中除氧外的元素优选占总重的0. 15?0. 5重量％，更优选为 0. 2?0. 4重量％。
[0026] 所述弥散强化相优选有至少88重量％以纳米级颗粒状态弥散分布于银基材中， 更优选的，所述弥散强化相90重量％?95重量％以纳米级颗粒状态弥散分布于银基材中。
[0027] 相应的，本发明还提供一种上述氧化锆弥散强化银基合金的制备方法，包括以下 步骤：
[0028] 将锆、铜和银混合，在真空感应炉中进行真空感应熔炼，得到银基多元合金；
[0029] 采用粉末冶金法将所述银基多元合金制成平均粒径为20?40 μ m的多元合金粉 末；
[0030] 对所述多元合金粉末进行内氧化-烧结处理，得到氧化锆弥散强化银基合金。
[0031] 本发明采用真空感应熔炼的方法，首先制备银基多元合金，然后采用粉末冶金方 法将所述银基多元合金制成平均粒径为20?40 μ m的多元合金粉末，然后对所述多元合金 粉末进行内氧化-烧结处理，将锆、铜原位氧化成纳米级的氧化物质点，从而得到氧化锆弥 散强化银基合金。
[0032] 其中，本发明优选采用纯度大于99. 8%的锆、铜为原料，真空感应熔炼后得到银基 多元合金。同时，对真空感应熔炼的压力和温度进行控制，所述真空感应熔炼的压力优选为 5 X KT6Pa?8 X KT5Pa,更优选为9 X KT6Pa?6 X KT5Pa ;温度优选为700°C?800°C，更优 选为 720°C?760°C。
[0033] 真空感应熔炼后，优选将熔炼得到的溶液浇铸于水冷铜模中形成相应的银基多元 合金铸锭。本发明优选采用粉末冶金法将所述银基多元合金制成平均粒径为25?35 μ m 的多元合金粉末，所述多元合金粉末的粒径更优选为28?32 μ m。
[0034] 由于多元合金粉末的粒径为20?40 μ m，因此，内氧化-烧结处理的温度优选为 500°C?700°C，更优选为550°C?650°C ;时间优选为10?15h，更优选为11?13h。氧化 气氛为大气气氛。该内氧化-烧结处理的目的是使多元合金粉末中的锆、铜在原位被氧原 子所俘获生成纳米级的氧化物质点，对合金起到强化的作用，提高合金的导电性、导热性、 电导率和耐电损性能。同时使粉末之间发生烧结反应并形成烧结球团，以利于后续压制成 型工序作业。
[0035] 得到氧化锆弥散强化银基合金后，还优选包括：将所述氧化锆弥散强化银基合金 进行热压成型和热锻处理。所述热压成型时成型压力保持在400?500MPa之间，温度为 500?700°C。采用热压与冷压成型相比：可以减少在脱模过程中工件楞角边缘金属的脱 落，提高贵金属粉末的利用率和工件表面质量；减少和减小工件裂纹，改善后续热锻过程 中工件的质量。在热锻处理中，锻件的加热温度优选为600?KKKTC，更优选为700? 900。。。
[0036] 因此，本发明制备的氧化锆弥散强化银基合金具有良好的导电性、导热性，具有较 高的电导率和良好的耐电损性能，同时还具有长寿命和优异的冲压加工性能，适用于电力、 自动化、通讯、精密电子仪等领域的电接触材料。
[0037] 为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细说 明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
[0038] 本发明实施例采用的原料和化学试剂均为市购。
[0039] 实施例1
[0040] 称取锆、铜和银，混合后在真空感应炉中进行真空感应熔炼，得到银基多元合金， 所述真空感应熔炼的压力为5X KT5Pa,温度750°C ;
[0041] 采用粉末冶金法将所述银基多元合金制成平均粒径为30 μ m的多元合金粉末；
[0042] 对所述多元合金粉末进行内氧化-烧结处理，所述内氧化-烧结处理的温度为 600°C，时间为12h，然后在450MPa、温度为600°C下进行热压成型，然后在800°C下进行热锻 处理,得到氧化锆弥散强化银基合金,锆元素占总重的0. 122重量％，Cu元素占总重的0. 02 Sfi % O
[0043] 实施例2
[0044] 称取锆、铜和银，混合后在真空感应炉中进行真空感应熔炼，得到银基多元合金， 所述真空感应熔炼的压力为3X KT5Pa,温度760°C ;
[0045] 采用粉末冶金法将所述银基多元合金制成平均粒径为30 μ m的多元合金粉末；
[0046] 对所述多元合金粉末进行内氧化-烧结处理，所述内氧化-烧结处理的温度为 600°C，时间为12h，然后在450MPa、温度为600°C下进行热压成型，然后在800°C下进行热锻 处理,得到氧化锆弥散强化银基合金,锆元素占总重的0. 2重量％，Cu元素占总重的0. 05重 量％。
[0047] 实施例3
[0048] 称取锆、铜和银，混合后在真空感应炉中进行真空感应熔炼，得到银基多元合金， 所述真空感应熔炼的压力为4X KT5Pa,温度730°C ;
[0049] 采用粉末冶金法将所述银基多元合金制成平均粒径为30 μ m的多元合金粉末；
[0050] 对所述多元合金粉末进行内氧化-烧结处理，所述内氧化-烧结处理的温度为 620°C，时间为12h，然后在450MPa、温度为600°C下进行热压成型，然后在800°C下进行热锻 处理,得到氧化锆弥散强化银基合金,锆元素占总重的0. 3重量％，Cu元素占总重的0. 08重 量％。
[0051] 分别对本实施例1?3制备的氧化锆弥散强化银基合金进行性能检测，结果如表 1〇
[0052] 表1氧化锆弥散强化银基合金性能表
[0053]
【权利要求】
1. 一种氧化锆弥散强化银基合金，其特征在于，包括银基材和分散在银基材中的弥散 强化相，所述弥散强化相由氧化锆、CuO和Cu20组成，所述弥散强化相中除氧外的元素占总 重的0. 12?0. 6重量％。
2. 根据权利要求1所述的氧化锆弥散强化银基合金，其特征在于，锆元素占总重的 0? 115 ?0? 5 重量％。
3. 根据权利要求1所述的氧化锆弥散强化银基合金，其特征在于，Cu元素占总重的 0. 005 ?0. 1 重量％。
4. 根据权利要求1所述的氧化锆弥散强化银基合金，其特征在于，所述弥散强化相中 除氧外的元素占总重的〇. 15?0. 5重量％。
5. 根据权利要求1所述的氧化锆弥散强化银基合金，其特征在于，所述弥散强化相有 至少88重量％以纳米级颗粒状态弥散分布于银基材中。
6. 根据权利要求5所述的氧化锆弥散强化银基合金，其特征在于，所述弥散强化相90 重量％?95重量％以纳米级颗粒状态弥散分布于银基材中。
7. -种权利要求1所述的氧化锆弥散强化银基合金的制备方法，其特征在于，包括以 下步骤： 将锆、铜和银混合，在真空感应炉中进行真空感应熔炼，得到银基多元合金； 采用粉末冶金法将所述银基多元合金制成平均粒径为20?40 y m的多元合金粉末； 对所述多元合金粉末进行内氧化-烧结处理，得到氧化锆弥散强化银基合金。
8. 根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，还包括： 将所述氧化锆弥散强化银基合金进行热压成型和热锻处理。
9. 根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述真空感应熔炼的压力为 5 X l(T6Pa ?8 X l(T5Pa，温度 700°C?800°C。
10. 根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述内氧化-烧结处理的温度为 500°C?700°C，时间为 10 ?15h。
【文档编号】C22C1/02GK104388736SQ201410582855
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年10月27日 优先权日:2014年10月27日
【发明者】李博 申请人:李博