稀有金属 2006,(S1),28-30 DOI:10.13373/j.cnki.cjrm.2006.s1.008
钯银铜金铂合金的研究
马光 王轶 党红云
西北有色金属研究院电子材料研究所,西北有色金属研究院电子材料研究所,西北有色金属研究院电子材料研究所,西北有色金属研究院电子材料研究所 陕西西安710016,陕西西安710016,陕西西安710016,陕西西安710016
摘 要：
通过模拟美国PdAg30Cu12Au8Pt6合金成分, 进行了合金的熔炼、加工及性能研究。结果表明, 该合金冷加工性能很好, 在7008 00℃, 保温40 min水淬, 电阻率较低, 硬度也比较低。
关键词：
电接触材料 ;钯合金 ;加工 ;
中图分类号： TG146
收稿日期： 2006-06-30
Study on Pd-Ag-Cu-Au-Pt Alloy
Abstract：
PdAg (30) Cu (12) Au8Pt6 alloys smelting, processing and the performance were studied by simulated samples of American.The research indicates that the cold workability of the alloy is very good.The electric resistivity and hardness is comparatively low by reeping 700～800 ℃ for 40 min, then water quench.
Keyword：
electric contact material;palladium alloy;processing;
Received： 2006-06-30
微型继电器使用的触点材料要求具有高的弹性、 耐磨性和低的电阻, 由于贵金属及其合金以其良好的电性能、 机械性能和化学稳定性广泛用作中低负荷电路的接点材料, 弹性接点要求较高硬度以保证所需力学性能; 滑动接点和开关接点还需具备较高的耐磨耐蚀性。 目前, 国内微型继电器使用的触点材料有Pd基、 Ag基或Au基多元合金
[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ]
, 这些合金在28VDC (1~2) A使用条件下, 达不到所要求的高弹性、 低的接触电阻及长寿命的使用要求。 而美国的钯银铜金铂合金触点材料可以满足使用要求, 本文通过模拟美国PdAg30 Cu12 Au8 Pt6 合金 (简称钯五元合金) 成分, 对所配制的合金进行性能研究。
1 实 验
合金按名义成分配料, 各组元纯度均不小于99.95%, 在50 kW中频感应炉熔炼, 充氩保护。 对铸锭进行冷轧开坯、 中间热处理, 制备出研究所需的尺寸规格; 研究了铸态合金均匀化处理前、 后合金组织的变化; 不同固熔处理温度对合金电阻率的影响; 不同加工率合金电阻率的变化; 合金在700 ℃固熔处理时不同保温时间对合金性能的影响; 合金性能检测等。
2 结果与讨论
2.1 铸态合金的均匀化处理
该钯五元合金属多元合金, 成分复杂, 在熔炼铸锭过程中会出现成分偏析现象, 为了保证合金具有良好的塑性加工性能以及良好的使用性能, 因此, 对铸锭须进行均匀化处理, 经900 ℃, 2 h均匀化处理后的金相照片如图1。
图1 钯五元合金均匀化处理前、 后组织 (a) 处理前; (b) 处理后 Fig.1 SEM of Pd alloys before and after uniformization process
2.2 时效对合金性能的影响
2.2.1 不同固熔处理温度对合金电阻率的影响
钯五元合金不同固熔处理温度, 保温40 min的电阻率曲线如图2。 从图中看出该合金随固熔温度的升高, 电阻率也随之升高, 但升高的幅度很小, 几乎在一个数量级 (0.23~0.247 Ω·mm2 ·m-1 之间) , 因此合适的固熔处理温度应低于800 ℃。
2.2.2 固熔处理时间对合金电阻率的影响
合金在700 ℃分别保温0.5, 1, 1.5, 2 h进行固熔处理, 其电阻率曲线如图3。 从图3看出, 合金在700 ℃、 保温0.5 h其电阻率最低。 随保温时间的延长, 电阻率随之升高, 但幅度很小在0.226~0.239 Ω·mm2 ·m-1 之间, 为了保证合金具有较低的电阻率, 保温时间宜在0.5~1.0 h之间。
2.3 不同的热处理方式对合金硬度的影响
对钯五元合金进行非真空水淬和真空退火两种工艺热处理, 合金维氏硬度变化曲线如图4, 5。
可看出钯五元合金淬火后的硬度比真空退火的硬度低, 从而确定了钯五元合金合适的热处理工艺为700~800 ℃, 保温40 min、 水淬。
图2 不同固熔处理温度的合金电阻率曲线 Fig.2 Electric resistivity curve of alloys in different solid melt processing temperature
图3 不同固熔处理时间合金电阻率的变化曲线 Fig.3 Electronic resistivity curve of alloys in different solid melting process time
图4 真空状态下, 不同退火温度的硬度曲线 Fig.4 Hardness curve of alloys under vacuum state, different annealing temperature
图5 非真空下, 不同淬火温度的硬度曲线 Fig.5 Hardness curve of alloys under vacuum state, different hardening temperature
2.4 弯曲试验
该钯五元合金薄带材在使用时有弯曲性能要求, 试验结果见表1。
表1 弯曲性能试验Table 1 Bending performance test
状态
90°弯曲次数
压扁试验
弯曲次数要求>3次
加工态
4次
不开裂
合格
250 ℃/1.5 h
4次
不开裂
合格
350 ℃/1.5 h
3次
开裂
合格
450 ℃/1.5 h
4次
不开裂
合格
550 ℃/1.5 h
7次
不开裂
合格
2.5 寿命试验
对生产的薄带材样品, 装机后进行阻性额定负载寿命试验, 承受开路直流电压28 V, 闭路电压1, 2 A, 温度125 ℃, 1 A时动作10万次; 2 A时动作5000次, 测量继电器触点压力≥0.02 N时, 初始接触电阻值不大于100 mΩ, 寿命后不大于150 mΩ。 其他如与基材的可焊接性, 弹性模量等均满足要求。
3 结 论
通过研究摸索出了该合金的加工及热处理工艺, 即采取冷加工和非真空水淬工艺, 而且加工性能好; 经一系列的加工及热处理试验、 性能测试等, 结果表明: 该合金满足了我国微型继电器的性能的严格要求, 填补国内该电接触材料的空白。
参考文献
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