[发明专利]一种接近纯银电导率的高强Ag‑Li‑Sc银锂合金

说明书

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体地说，涉及一种银锂合金。

背景技术

电接触元件亦称触头或接点，在高、低压电器中起着接通、分断、导流和隔离电流的作用，是高低压电器的关键元件之一。电接触元件主要由电接触材料制成，电接触材料是电工合金的关键功能材料，用于高低压开关触头，其性能直接影响到发电装备和输变电装备的技术水平。电接触材料必须具有良好的导电、导热性及耐电弧烧损、抗熔焊、小的电磨损、低而稳定的接触电阻、不与使用介质起化学变化、有一定的强度和易于机械加工等通性。银具有优良的导电性和导热性，使其成为目前电接触材料发展不可缺少的原料。银基电接触合金普遍应用于各种低压和高压电器，广泛用于配电系统、家电、交通和控制机械设备中。

银合金具有一些列优异的性能。(1)优异的物理和化学性能。银合金的导电和导热性也很好。银合金对大气和水的抗蚀能力很高。(2)良好的加工性能。塑性很好，容易冷、热成形；铸造银合金有很好的铸造性能。(3)具有某些特殊机械性能。例如优良的减摩性和耐磨性，高的弹性极限和疲劳极限。

国外己经开发的新型电接触用银合金的电导率还不能令人满意，没能超过90%IACS，不能满足现代工业和元器件对银基电接触材料导电率和其它性能的要求。开发具备特殊性能银合金有两种方法，一种是加入合金元素通过固溶强化来强化基体，另一种是通过加入第二相强化相形成银基复合材料。锂作为合金化元素加入银合金中可以大大提高银合金的弹性性能，导电性能和其它性能。开发新型银基电接触合金已成为必然。

银锂合金在熔炼和成型过程中极易发生氧化、燃烧甚至爆炸，不仅给零件的成型与性能造成危害，还很容易伤及人体和污染环境。银锂合金产业化的一个重要方向就是如何阻止其高温下的氧化燃烧。目前冶炼工业中常采用氯化盐熔剂保护法与惰性气体保护法。但是，这两种方法都有其难以避免的缺陷，如易产生有毒气体污染环境和造成熔剂夹杂而损害合金性能。此外，熔炼、浇注设备和工艺复杂，加大了成本。解决银锂合金在大气中熔炼时产生燃烧的另一个途径是向银锂合金中添加合金元素，通过合金化的方法达到阻燃目的。合金化阻燃法其机理是在银锂合金熔炼过程中添加特定的合金元素来影响合金的热力学与动力学过程，形成具有保护作用的致密氧化膜和氮化膜，达到阻止合金剧烈氧化和氮化的目的，并且银锂合金在后续加工过程中的氧化燃烧的倾向大大降低，从而提高银锂合金的加工安全性。

但是，作为一种电接触材料用银合金，只具有令人满意的导电性是远远不能满足要求的，更重要的是最终银锂合金产品还要同时拥有令人满意的力学强度和其它性能。因而如何在银锂合金中平衡各种合金元素的含量，制备出在大气环境下阻燃，防止锂在熔炼过程中挥发的银锂合金，且具备优异的导电和力学性能，是当前银锂合金的一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以在1050-1150度大气条件下进行熔炼的接近纯银电导率的高强Ag-Li-Sc银锂合金及其加工工艺。且在此温度区间熔炼的合金最终产品具有银基电接触材料所需要具备的高导电性，高强度以及优异的耐氧化能力。该方法还具有生产成本低，便于大规模生产的特点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有在1050-1150度之间熔炼时接近纯银电导率的高强Ag-Li-Sc银锂合金。按重量百分比计，合金的组成为：Li: 0.8-4.2wt.%,Sc:0.2-0.3wt.%,Ba:0.4-0.6wt.%,Mo:0.2-0.5wt.%,Sr:1.2-2.5wt.%,Si:0.2-0.5wt.%,Pd:0.2-0.4wt.%,Ru:0.2-0.4wt.%,Te: 0.1-0.2wt.%，B: 0.2-0.5wt.%，余量为银。该银锂合金在熔炼过程因为挥发和形成炉渣等原因而损失的重量在2.0-5.0wt.%左右。

上述银锂合金的制备方法，包括如下步骤：将如上配比的原料加入到大气保护下的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚。感应加热到1050-1150度形成合金溶液，并利用电磁搅拌效应充分搅拌10分钟左右。将合金液体在1050-1150度保温10分钟浇到热顶同水平设备内进行半连续铸造，铸锭下移速度为8-10m/min。将铸锭在室温下进行变形处理，每道次的轧下量为5-10%。每3道次轧制需要进行一次中间热处理来消除加工硬化，工艺为：250度，3.2个小时；轧制后的最终热处理工艺为：真空固溶处理650度，2.4小时；真空时效处理180度，2.4小时。