專利名稱：銀基合金電接觸材料的制作方法
技術領域：
本發明屬于銀基合金電接觸材料。
銀基合金被廣泛用作電接觸材料。傳統的銀基電接觸材料包括有純銀、Ag-CdO、Ag-Ni、等等，而其中運用范圍較寬的是Ag-CdO，近年來，為了適應新的技術要求，降低材料成本，消除鎘的毒害，傳統的銀基電接觸材料得到了改進，并發展了Ag-SnO2系、Ag-Bi2O3系以及銀-稀土金屬氧化物系等新的銀基電接觸材料。日本《工業材料》(Vol，NO3.1979.P15)報道了Ag中添加Ce族(La、Ce、Pr、Lu)及Mg、Mn、Zn、Ti、Ni、Zr中至少一種金屬元素進行內氧化制備的銀-稀土金屬氧化物電接觸材料，其性能在某些條下與AgCdO相當，特別適用于中小電流的繼電器。為了提高小型整流器接點片Ag-Cd，Ag-Cu、Ag-Sn合金的耐磨性，JP58-107445公開了在Ag中添加Sn、W、Ce、Sb、Cd、Mo、Se、Zn、Ca、Mg以及Fe族元素制備的接點材料;JP58-107452公開了在Ag中添加Cu、Si、Zr、Bi、Ga以及Fe族元素的接點材料JP61-130442公開了在Ag中添加C、B、Si、Ge、Te以及Fe族元素的接點材料;JP61-130444公開了在Ag中添加C、In、Sn以及Fe族元素的接點材料JP61-130445公開了在Ag中添加C、Al、Ga、Mn以及Fe族元素的接點材料;JP61-130447公開了一種在Ag中添加C、Cr、Mg、Zr以及Fe族元素的接點材料。這些材料的耐磨性都有較大提高，但接觸電阻都比較大。
隨著繼電器的微型化，接觸力、斷開力、接電間隙減小，要求電接觸材料有低而穩定的接觸電阻、溫升小，有更好的滅弧性、抗熔焊性，耐電損耗，抗粘接，抗金屬轉移等。上述銀基電接觸材料用于微型繼電器上都存在一定的問題。在220V，10A，接觸力6g，通斷頻率30次分的微繼電器上，性能較好的Ag-CdO的電壽命不到3萬次，達不到10萬次的電壽命設計要求。其他銀基電接觸材料不是因為接觸電阻高，就是因為電壽命短而用不上。此外，上述電接觸材料除少數合金外，都是粉末冶金或內氧化生產，工藝復雜，加工性能差，成本高，Ag-CdO還造成公害，而且Ag-CdO不易焊接。
本發明提出一種新的銀基合金電接觸材料。這種材料接觸電阻低而穩定，滅弧性、抗熔焊性、抗粘接性、抗燒損性、耐磨性、抗電蝕性以及加工性能好。這種材料不僅能用于微型繼電器上，而且在中小電流的交直流繼電器上可部分代替Ag-CdO及其他一些銀基電接觸材料。
本發明提出的銀基合金材料的組成(wt%)為1.稀土元素Sm、Yb、Eu、Tm、Ho、Dy、Er中至少一種元素，含量為0.05～2，最佳為0.5～1.5;Fe、Co、Ni、W、V、Cr、Zr、B、C、Si中至少一種元素，含量為0.005～0.5，最佳為0.05～0.3;Sn、Al、Cu、Zn、Ga、Ge、In、Mn、Bi、Mg中至少一種元素，含量為0.1～5，最佳為0.3～2;余量為銀。
2、在上述合金中，還可添加La、Ce、Y、Gd、Pr、Nd、Lu中至少一種元素，含量為0～1，最佳為0.1～0.5。
銀由于具有金屬中最高的導電性和導熱性，極好的加工性能，所以銀或銀合金被廣泛用作電接觸材料。稀土元素Sm、Yb、Eu、Tm、Ho、Dy、Er以及La、Ce、Y、Gd、Pr、Nd、Lu能夠強有力細化銀的晶粒組織和提高銀再結晶溫度，同時它們的蒸氣壓都較高，易揮發，尤其是Sm、Yb、Eu、Tm等的蒸氣壓比其他稀土元素更高，更容易揮發，在接點起弧時，蒸發出來的大量稀土元素的蒸氣可以迅速滅弧，降低溫升，從而大大提高接點的滅弧性能和抗電蝕性能。電弧的迅速熄滅使熔化的銀很快凝固，避免了熔焊，本發明的銀基合金不進行內氧化處理，從而避免了稀土元素以氧化物形式存在于銀中，而由于稀土氧化物熔點很高。蒸氣壓低，在燃弧過程中起不到滅弧作用而有可能使電弧重燃的問題。但稀土元素少于0.05Wt%時作用不大，大于2.Wt%時難于加工Fe、Co、Ni、W、V、Cr、Zr、Si及B、C的加入有利于進一步細化晶粒，提高微觀硬度，提高合金耐磨性，抗粘接性，抗熔焊性，加入量少于0.005wt%時作用不大，而大于0.5wt%時，要用粉末冶金方法加工，而且合金的接觸電阻會增高。選擇的Sn、Al、Cu、Zn、Ga、Ge、In、Mn、Bi、Mg元素是一些低熔點的金屬，它們能與Ag形成合金，又能與Fe、Co、Ni、W、V、Cr、Zr、Si及B、C形成熔點較低的中間合金，可以均勻地把不能與Ag互溶的金屬和非金屬(Fe、Co、Ni、W、V、Cr、Zr、Si及B、C)添加到銀中，改善材料的性能，另一方面，它們還具有一定的抗硫化性，可以降低材料的接觸電阻和使其穩定，但加入量少于0.1wt%時作用不大，而大于5wt%時，又會使接觸電阻升高。
本發明的合金具有以下的優點1、滅弧性、抗熔焊性、抗損耗、抗粘接性以及抗金屬轉移性好，接觸電阻低而且穩定，溫升小，在微型繼電器(220V、10A、接觸力6g、通斷頻率30次/分)上通過全性能試驗，達到電壽命為10萬次的設計要求。
2、生產工藝簡單，成本低，本發明的合金按常規熔煉方法，加工方法制成絲材或片材，不進行內氧化處理，加工過程中能耗低，勞動量小，故生產成本低，生產技術工藝具有明顯經濟效益。
3、加工性能好，冷變形量可達95%以上，本發明的合金制成的片材、絲材很容易成型為各種形狀的接點，該合金還可以與其他賤金屬的合金形成各種復合接點。此外，本發明的合金焊接性能好，且無毒害。
4本發明的合金可代替目前在電流10A以下大量使用的純銀、細晶銀等，減小觸點尺寸，延長壽命，使繼電器小型化、高可靠，長壽命，有效節約白銀和降低繼電器的成本。還可在20A以下的某些場合代替AgCdO和其他一些加工性能較差的銀基接點材料，降低Cd的公害和降低材料成本。該發明的合金很容易與銅及銅合金形成復合接點材料，因此在某些場合可用它代替一些難加工的銀基接點材料，是節約白銀的又一有效途徑。
實施例1、Sm0.8wt.%，Cu1.14wt%，Ni0.3wt%，B0.06wt%，余量為銀。合金于中頻爐中真空充氬熔煉，澆鑄于石墨爐中，常規方法加工成各種規格形狀的觸點材料。
2、Sm0.8wt.%，Tm0.3wt%，A10.35wt%，W0.15wt%，余量為銀，加工方法同實施例1。
3、Sm0.5wt%，Y0.3wt%，Si0.15wt%，In0.35wt%，余量為銀，加工方法同上。
4、Yb0.5wt%，Si0.15wt%，Ge0.35wt%余量為銀。
5、Sm0.8wt.%，Ga0.3wt.%，V0.2wt.%，B0.02wt.%，Ni0.19wt.%，余量為銀實施例4、5的合金加工方法同1。
以上實施例的合金材料的性能列于表1中。
表1銀基合金電接觸材料的性能
注接觸電阻的測試條件為與金配對，測量電流10mA、接觸壓力10g，用四探針法測。
權利要求
1.一種銀基合金電接觸材料，其特征在于這種合金材料的組成(重量%)為(1)稀土元素，Sm，Yb，Eu，Tm，Ho，Dy，Er中至少一種元素，含量為0.05～2；(2)Fe，Co，Ni，W，V，Cr，Zr，Si，B，C中至少一種元素，含量為0.005～0.5；(3)Sn，Al，Cu，Zn，Ga，Ge，In，Mn，Bi，mg中至少一種元素，含量為0.1～5；(4)余量為銀。
2.按照權利要求1所說的合金材料，其特征在于(1)組元素含量最佳范圍為0.5～1.5w.t%，(2)組元素最佳范圍0.05～0.3wt%，(3)組元素含量最佳為0.3～2wt%。
3.按照權利要求1、2所說的合金材料，其特征在于所說的合金中還可添加La，Ce，Y，Gd，Pr，Nd，Lu中至少一種元素，添加范圍為0～1wt%，最佳范圍為0.1～0.5wt%。
全文摘要
本發明的銀基合金電接觸材料，其組成包括稀土元素Sm，Yb，Eu，Tm，Ho，Dy，Er中至少一種，Fe，Co，Ni，W，V，Cr，Zr，B，C，Si中至少一種元素，以及Sn，Al，Cu，Zn，Ga，Ge，In，Mn，Bi，Mg中至少一種元素。該合金還可添加La，Ca，Y，Gd，Pr，Nd，Lu中至少一種元素。該合金材料具有滅弧性、抗熔焊性、抗燒損，抗粘接性能好的優點，接觸電阻低而穩定，生產工藝簡單，成本低，加工性好，在微型繼電器上使用壽命可達10萬次，在一定程度上可代替AgCdO使用。
文檔編號H01B1/02GK1073292SQ9111101
公開日1993年6月16日 申請日期1991年12月12日 優先權日1991年12月12日
發明者秦國義, 謝宏潮, 黎鼎鑫 申請人:中國有色金屬工業總公司昆明貴金屬研究所