[发明专利]含稀土元素的抗自软化银合金

说明书

本发明涉及含稀土元素的抗自软化的银合金。

高纯银材具有良好导电、导热性能，是优异的导电体和导热体，在工业中广泛应用，例如目前工业上使用的Ag1(纯度99.99％)主要用来制作良导电、导热体，钽电容器外壳和航天航空用的电池电极等材料；Ag2(纯度99.9％)主要用来制作纯银接点和导体材料。但是纯银的最大缺点之一是强度低，再结晶温度低，在室温便存在自然回复现象。虽然冷变形可使纯银的强度提高，但在贮存和使用期间，银的自然回复现象会使其硬度和强度迅速下降，延伸率增高，形变亚晶长大等，也就是说，冷变形态的高纯银材的力学，电学性能和显微结构都处于一种不稳定状态，即存在自然回复软化亦自软化现象，这对银材使用造成不良影响。

银材的纯度和冷变形量对其回复和再结晶具有明显的影响，银材的纯度越高和承受的冷变形越大，它的再结晶温度越低，反之，降低银材的纯度和所承受的冷变形量可以提高再结晶温度，相应地可以提高银材的抗回复软化或者说抗自软化能力，因此，向银中添加合金元素，尤其是具有一定固溶度的少量简单金属或过渡金属，可以提高再结晶温度，例如向1号银和2号银材中添加少量Cu、Ni、Ti等可在一定程度上抑制银材的自软化。

但是，添加某些过渡金属时，由于其原子半径与银的原子半径相差甚小，固溶强化效果甚微，须添加到较高含量才能达到固溶强化和提高再结晶温度的作用，而杂质含量过高会影响银材的其他性能，尤其使电阻率明显升高。

本发明的目的在于克服现有高纯银材料的缺点，提出一种再结晶温度高，具有抗自软化能力，其电性能和现有高纯银材基本相当的含稀土的银合金，以代替现有高纯银材。

本发明的技术方案是在纯度99.9％以上的高纯银中引入微量稀土包括从Y、La、Ce到Yb、Lu的全部元素中的一种或几种使银固溶强化。

本发明的银合金的成分为：稀土元素RE＝0.001-0.01重量％，余量为银。RE为Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、En、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中至少一种。

稀土元素在银中具有一定固溶度，它们的原子半径比银的原子半径大(见表1)，因此，以微量稀土元素固溶在银基体中，可以明显的提高再结晶温度，具有固溶强化和抑制回复软化的能力。由表1可见，Eu和Yb是稀土元素中原子半径最大与次大的元素，因此，它们的强化作用最强。另外，轻稀土元素的原子半径比重稀土元素大，而其在银中固溶度小于重稀土元素，因此，轻稀土的强化作用大于重稀土的强化作用。

本发明的银合金引入的稀土元素的含量控制在0.001-0.01重量％浓度范围内，稀土浓度低于0.001重量％，达不到强化和抗自软化的目的，而浓度高于0.01重量％，一方面使银中总杂质含量升高，另一方面导致其它性能特别是电学性能增高幅度过大，而产生不良影响。对于具有最大半径及次大原子半径的稀土Eu和Yb，它们的浓度最佳可控制在0.001-0.003重量％内，而对于轻稀土元素RE1(Y、La、Ce、Pr、Na、Pm、Sm、Eu)浓度最佳可达0.002-0.005重量％，重稀土元素RE2(Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu)浓度最佳控制在0.005-0.01重量％范围内，引入的稀土元素，可以是单一元素，也可以是两种以上的混合，控制在上述浓度范围内的轻重稀土混合元素亦具有良好的效果。

本发明的含微量稀土元素的银合金，可以代替Ag1和Ag2用作电极材料、电容器外壳材料、电接触材料和仪器仪表用导体材料等。

实施例：采用纯度为99.999％的稀土作为原料配制二元合金。用优质坩锅在全封闭系统内无污染熔炼铸锭，控制稀土含量。铸锭经冷变形成材，所得银合金其主要性能列于表2，由此可以看出，与不含稀土的纯Ag材相比较，含稀土的Ag合金电阻率升高幅度很小，但强度性质明显升高，存放一年以后，纯Ag材硬度值下降43％，延伸率增大23倍，已明显自软化，而含微量稀土的合金硬度值和延伸率基本无变化，具有明显的抗软化能力。