專利名稱：一種新型銀基電接觸材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及金屬材料領域，特別是涉及內氧化型AgCuNiAl合金電接觸材料及其連續鑄造制備方法。
背景技術：
銀基電接觸材料由于其接觸電阻低、抗熔焊能力強、耐磨損性能良好、抗電侵蝕能力強等特點得到了廣泛應用，銀及銀合金是電器開關、儀器、儀表等觸頭的主要電接觸材料，觸頭材料性能好壞直接影響到電器、儀表的性能和壽命。國內外通常采用逐爐澆鑄凝固成扁鑄錠后，采用軋機加工成片材，然后內氧化的方法制備AgCuONiO合金片材產品，此類逐爐熔煉的方法對設備和操作人員要求高、批量生產材料成分、性能一致性差，生產效率低，生產成本高，難以大批量生產，影響材料大量推廣應用。

發明內容
本發明的目的是公開一種內氧化型AgCuNiAl合金的電接觸材料及其制備方法，本發明采用連鑄法生產的AgCuNiAl合金電接觸材料化學成分均勻(無Cu、Ni聚集)，可連續加料、熔煉鑄造，實現規模化批量生產，板坯含氧量< 10PPM，無氧化物、夾雜物、縮孔等缺陷，成品 率高，生產成本低，大批量生產AgCuNiAl合金成分均勻、性能一致好，經后續加工和內氧化處理后，帶材橫向縱向性能差異小，極大地提升了材料綜合性能。本發明AgCuNiAl合金材料的化學成分為:Cu 3wt% 6wt%, Ni 0.3wt% 0.6wt%,A10.05wt% 0.lwt%,余量為Ag。此材料的特征為，由于Ni不溶于Ag中，是依靠Cu將Ni帶入到合金中去，而Cu的含量較低，不足以能將Ni均勻的溶入到基體Ag中，用常規方法制備的合金中，Ni易產生聚集，導致材料化學成分偏析嚴重，均勻性較差，批量生產性能一致性差，難以大批量生產出性能穩定可靠的產品，而微量Al固熔于Ag中，由于Al易氧化，在AgCuNiAl合金內氧化過程中，優先氧化,從而阻止CuO、NiO氧化相聚集,促進內氧化進程，提高合金強度。本發明的工藝步驟如下:
以純度 Ag ≥ 99.99%、Cu ≥ 99.99%、Ni ≥ 99.95%、Al ≥ 99.99% 為原料，按 Cu3wt% 6wt%, Ni 0.3wt% 0.6wt%, Al 0.05wt% 0.lwt%,余量為Ag質量百分比進行配料，適當增加易氧化燒損的Cu0.l%、Ni0.04%，按如下方法進行制備:
Φ先將Cu、N1、Al在真空爐內(真空度≥IO-1MPa)熔鑄成中間合金鑄錠；
將CuNiAl中間合金鑄錠軋制成厚度3 5毫米片材并剪切等分成4份，Ag原料等分成5份；
f將連鑄爐升溫至700°C 900°C后，加入一份Ag原料，待Ag原料熔化后，爐內通入純度> 99.999%氬氣進行攪拌，加入一份CuNiAl中間合金，待熔化后再加入Ag原料，熔化后加入一份CuNiAl中間合金，如此交替加入原料直至加完5份Ag原料、4份CuNiAl中間合金并加入覆蓋劑；:3)金屬完全熔化后，精煉30min 60min,開始連續鑄造,連鑄板還為厚度8mm,寬度
160mm ;鑄完一爐如需繼續熔鑄，爐內留部分金屬料，停止鑄造，再按ifj步驟加料，保溫精煉，再開始連續鑄造，如此反復，直至鑄完所有合金原料；
1冷軋開坯:采用兩輥軋機開坯、道次變形量控制在10% 15%，冷軋至厚度2.5毫米。'6；內氧化熱處理:600 700 O /8 12h ;
表面清理:用機械和人工清理表面；
⑧中間軋制:用四輥軋機冷軋，道次變形量控制在3% 10%，冷軋至厚度0.6毫米；
⑨熱處理:600 700°C/4 6h ;
⑩精軋:用四輥軋機冷軋，道次變形量控制在3% 6%，冷軋至厚度0.076 0.1毫米。AgCuNiAl合金經內氧化后，CuO, NiO, A1203氧化相彌散分布于基體相中，對合金起到強化作用，同時，氧化物相能顯著提高合金材料的耐電蝕、抗熔焊、耐磨損性能，在精密電子器件領域有著廣泛的應用前景。但由于此合金中的Ni在Ag中分布不均勻，易聚集，從而導致材料的性能一致性較差，影響了此材料規模化生產和應用。本發明提出在合金中添加微量金屬Al，Al均勻分布在Ag基體中，除提高內氧化后合金強度外(見表3)，在AgCuNi合金內氧化過程中優先氧化，阻止Cu0、Ni0氧化相聚集；采用連鑄機熔煉連續鑄造(簡稱連鑄)的方法生產AgCuNiAl板坯，可連續加料、熔煉鑄造、實現規模化批量生產，板坯無氧化物、夾雜物、縮孔等缺陷，成品率極高，降低生產成本，合金成分均勻，Cu、Ni和微量Al均勻分布在Ag基體中，大批量生產AgCuNiAl合金性能一致好,質量穩定可靠。本發明采用連鑄方法所制備的帶材的優點在于I合金化學成分均勻，鑄坯成分可控，可以控制合金中Cu含量:3 wt% 6 wt%, Cu誤差±0.4%, Ni含量:0.3wt% 0.6wt%,Ni誤差±0.05% ；A1 0.05wt% 0.lwt% ； f制備的帶材含氧量彡10PPM,無氧化物、夾雜物、
縮孔等缺陷，橫向和縱向性能差異小，批量生產材料成分、性能一致性好；+f可連續大規模
連鑄生產(100公斤至數噸)無縮孔，大大提高此材料的生產效率和降低了生產成本，促進AgCuNiAl合金產品的推廣應用本發明所述的電接觸彈性材料不含Pb、Cd等有毒元素，屬綠色環保材料。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明做詳細說明。
實施例一:以純度Ag 彡 99.99%、Cu 彡 99.99%、Ni 彡 99.95%、Al 彡 99.99% 為原料，按Cu4.1% wt%，Ni 0.34%wt%，Al 0.07 wt %，余量為Ag質量百分比進行配料，按如下方法進行制備:
1、先將Cu、N1、Al在真空爐內(真空度彡IO-1MPa)熔鑄成中間合金鑄錠；
2、將CuNiAl中間合金鑄錠軋制成厚度3 5毫米片材并剪切等分成4份，Ag原料等分成5份；
3、將連鑄爐升溫至700°C 90(TC后，加入一份Ag原料，待Ag原料熔化后爐內通入純度> 99.999%氬氣進行攪拌，加入一份CuNiAl中間合金，待熔化后再加入Ag原料，熔化后加入一份CuNiAl中間合金,如此交替加入原料(4份CuNiAl中間合金,5份Ag原料,每爐加料量在100-200公斤)直至加完，加入覆蓋劑；
4、金屬完全熔化后，精煉30min 60min,開始連續鑄造,連鑄速度為(50mm/min 80mm/min),連鑄板還為厚度8mm寬度160mm;
5、采用兩輥軋機開坯、道次變形量控制在10% 15%，厚度8mm板坯冷軋至厚度2.5毫米。6、600 700°C內氧化熱處理8 12h ;
7、用機械和人工清理表面；
8、用四輥軋機冷軋，道次變形量控制在3% 10%，冷軋至厚度0.6毫米；
9、600 700°C內氧化熱處理4 6h ;
10、用四輥軋機冷軋，道次變形量3% 10%，軋至厚度0.15mm ；
11、用滾剪機剪邊；
12、真空退火溫度300°C 350°C/3 4h ;
13、用四輥軋機精軋，道次變形量控制在3% 6%，冷軋至厚度0.076 mm。14、用汽油清洗厚度0.076 mm帶材并烘干；
15、成品包裝。實施例二:以純度 Ag 彡 99.99%、Cu 彡 99.99%、Ni 彡 99.95%、Al 彡 99.99% 為原料,按Cu5.lwt%, Ni 0.44wt%, Al 0.07 wt %,余量為Ag質量百分比進行配料,按如下方法進行制備:
1、先將Cu、N1、Al在真空爐內(真空度彡IO-1MPa)熔鑄成中間合金鑄錠；
2、將CuNiAl中間合金鑄錠軋制成厚度3 5毫米片材并剪切等分成4份，Ag原料等分成5份；
3、將連鑄爐升溫至700°C 90(TC后，加入一份Ag原料，待Ag原料熔化后爐內通入純度> 99.999%氬氣進行攪拌，加入一份CuNiAl中間合金，待熔化后再加入Ag原料，熔化后加入一份CuNiAl中間合金,如此交替加入原料(4份CuNiAl中間合金,5份Ag原料,每爐加料量在100-200公斤)直至加完，加入覆蓋劑；
4、金屬完全熔化后，精煉30min 60min,開始連續鑄造，連鑄速度為(50mm/min 80mm/min),連鑄板還為厚度8_寬度160_ ；
5、采用兩輥軋機開坯、道次變形量控制在10% 15%，厚度8mm板坯冷軋至厚度2.5毫米。
6、600 700 °C內氧化熱處理8 12h ;
7、用機械和人工清理表面；
8、用四輥軋機冷軋，道次變形量控制在3% 10%，冷軋至厚度0.6毫米；
9、600 700°C內氧化熱處理4 6h ;
10、用四輥軋機冷軋，道次變形量3% 10%，軋至厚度0.15mm ；
11、用滾剪機剪邊；
12、真空退火溫度300°C 350°C/3 4h ;
13、用四輥軋機精軋，道次變形量控制在3% 6%，冷軋至厚度0.085 mm。14、用汽油清洗厚度0.085 mm帶材并烘干；
15、成品包裝。實施例三:以純度Ag 彡 99.99%、Cu 彡 99.99%、Ni 彡 99.95%、Al 彡 99.99% 為原料，按Cu6.lwt%，Ni 0.64wt%, Al 0.07 wt %，余量為Ag質量百分比進行配料，按如下方法進行制備:
1、先將Cu、N1、Al在真空爐內(真空度彡IO-1MPa)熔鑄成中間合金鑄錠；
2、將CuNiAl中間合金鑄錠軋制成厚度3 5毫米片材并剪切等分成4份，Ag原料等分成5份； 3、將連鑄爐升溫至700°C 90(TC后，加入一份Ag原料，待Ag原料熔化后爐內通入純度> 99.999%氬氣進行攪拌，加入一份CuNiAl中間合金，待熔化后再加入Ag原料，熔化后加入一份CuNiAl中間合金,如此交替加入原料(4份CuNiAl中間合金,5份Ag原料,每爐加料量在100-200公斤)直至加完，加入覆蓋劑；
4、金屬完全熔化后，精煉30min 60min,開始連續鑄造，連鑄速度為(50mm/min 80mm/min),連鑄板還為厚度8_寬度160_ ；
5、采用兩輥軋機開坯、道次變形量控制在10% 15%，厚度8mm板坯冷軋至厚度2.5毫米。6、600 700°C內氧化熱處理8 12h ;
7、用機械和人工清理表面；
8、用四輥軋機冷軋，道次變形量控制在3% 10%，冷軋至厚度0.6毫米；
9、600 700°C內氧化熱處理4 6h ;
10、用四輥軋機冷軋，道次變形量3% 10%，軋至厚度0.15mm ；
11、用滾剪機剪邊；
12、真空退火溫度300°C 350°C3 4h ;
13、用四輥軋機精軋，道次變形量控制在3% 6%，冷軋至厚度0.1mm。14、用汽油清洗厚度0.1 mm帶材并烘干；
15、成品包裝。實施例一至三制備得到的AgCu0Ni0A1203電接觸材料中的雜質含量為(質量百分比):Fe ( 0.001wt%, Sb ( 0.001wt%, Bi ( 0.001wt%。采用本發明實施例一制備的AgCu0Ni0A1203合金產品化學成分分析及性能測試數據對比見表1、表2和表3。表1:實施例一 AgCu0Ni0A1203合金產品成分分析及性能測試
權利要求
1.一種內氧化型AgCuNiAl合金的電接觸材料，其特征在于: 該合金材料的化學成分質量百分比為:Cu 3wt% 6wt%, Ni 0.3wt% 0.6wt%,Al0.05wt% 0.lwt%,余量為 Ag，各材料純度:Ag ≥ 99.99%、Cu ≥ 99.99%、Ni ≥ 99.95%、Al ≥ 99.99%ο
2.一種內氧化型AgCuNiAl合金的電接觸材料的制備方法，其特征在于含有以下工藝步驟: 以純度 Ag ≥99.99%、Cu ≥ 99.99%、Ni ≥ 99.95%、Al ≥ 99.99% 為原料，按 Cu3wt% 6wt%, Ni 0.3wt% 0.6wt%, Al 0.05wt% 0.lwt%,余量為Ag質量百分比進行配料，適當增加易氧化燒損的Cu0.1%> Ni0.04%，按如下步驟進行制備: t先將Cu、N1、Al在真空爐內熔鑄成中間合金鑄錠； 將CuNiAl中間合金鑄錠軋制成厚度3 5毫米片材并剪切等分成4份，Ag原料等分成5份； 將連鑄爐升溫至700 V 900 V后，加入一份Ag原料，待Ag原料熔化后，爐內通入純度> 99.999%氬氣進行攪拌，加入一份CuNiAl中間合金，待熔化后再加入Ag原料，熔化后加入一份CuNiAl中間合金，如此交替加入原料直至加完5份Ag原料、4份CuNiAl中間合金并加入覆蓋劑； 5金屬完全熔化后，精煉3 0min 60min,開始連續鑄造,連鑄板還為厚度8mm,寬度160mm ;鑄完一爐如需繼續熔鑄，爐內留部分金屬料，停止鑄造，再按^;@纏)步驟加料，保溫精煉，再開始連續鑄造，如此反復，直至鑄完所有合金原料； I冷軋開坯:采用兩輥軋機開坯、道次變形量控制在10% 15%，冷軋至厚度2.5毫米； _內氧化熱處理:600 700°C /8 12h ; ；1:表面清理:用機械和人工清理表面； ⑧中間軋制:用四輥軋機冷軋，道次變形量控制在3% 10%，冷軋至厚度0.6毫米； ⑨熱處理:600 700°C/4 6h ; ⑩精軋:用四輥軋機冷軋，道次變形量控制在3% 6%，冷軋至厚度0.076 0.1毫米。
3.根據權利要求2所述的一種內氧化型AgCuNiAl合金的電接觸材料的制備方法，其特征在于所述步驟I真空爐內的真空度> 10-lMPa。
4.根據權利要求2所述的一種內氧化型AgCuNiAl合金的電接觸材料的制備方法，其特征在于所述步驟X連續鑄造的連鑄速度為50mm/min 80mm/min。
全文摘要
本發明公開了一種新型銀基電接觸材料及其制備方法。所述材料包含下列成分Cu3wt%~6wt%，Ni0.3wt%~0.6wt%，Al0.05wt%~0.1wt%，其余量為Ag。涉及連鑄法生產的上述電接觸材料化學成分均勻(無Cu、Ni聚集)，可連續加料、熔煉鑄造，實現規模化批量生產，板坯含氧量≤10PPM，無氧化物、夾雜物、縮孔等缺陷，成品率高，生產成本低，大批量生產AgCuNiAl合金成分均勻、性能一致好，經后續加工和內氧化處理后，帶材橫向縱向性能差異小，提升材料綜合性能。本發明的銀基電接觸材料在250℃下仍保持良好的彈性及高溫強度，材料的接觸電阻低，抗熔焊、抗電弧侵蝕能力強。該新型銀基電接觸材料可在輕、中負荷條件下作為熱敏熔斷器彈性觸點材料使用，可有效防止觸點發生熔焊、粘連等現象，使材料使用壽命延長、可靠性提高。
文檔編號C22C1/03GK103205595SQ20131005698
公開日2013年7月17日 申請日期2013年2月22日 優先權日2012年12月18日
發明者張國全, 謝宏潮, 張利斌, 蔣傳貴, 巫小飛, 王劍平, 張春榮 申請人:貴研鉑業股份有限公司