含稀土元素的钯-银-钌基合金材料

2016-12-23
研发部

                 含稀土元素的钯-银-钌基合金材料

  钯—银合金用途十分广泛,常被用作电接触材料,其中含钯量越少的合金硬度越低,导电率越高,但也越容易在硫化气氛中被腐蚀变色,使接触电阻变大,随着合金中含钯量的增加,合金导电率降低,硬度升高,抗硫化能力增强。近年,由于钯的价格大幅度上涨,含钯越高的合金,价格越高。中国专利ZL90102441.4公开了一种含稀土元素的钯—银基电接触材料,该材料提高了Pd一Ag合金的强度和抗硫化能力,但在添加稀土的量中,若添加量过小,对合金的强化效果不明显,添加量略大,则在合金晶粒边界附近会出现过量的脆性金属间化合物,使合金综合性能恶化。

本发明的目的在于克服上述合金材料的不足,在减少稀土元素添加量的情况下,进一步提高含钯量较低的钯—银—稀土合金的强度和抗硫化能力,使得在电接触材料领域内能更有效地用低钯合金取代高钯合金。由于钯的价格是银的100倍以上,是钌的8倍左右,因此降低钯的用量可取得明显的经济效益。通过在钯—银—稀土合金中加入适量钌元素而实现的。所添加的钌元素的量是根据所测定的Pd~Ag~Ru~RE四元合金的相图来确定的,它靠近钌在相应Pd~Ag~重RE合金中的固溶度极限。据文献报道,在过渡族金属中,钌对钯的强化效果最为显著。在本发明涉及的合金中,根据实验研究,钌原子一方面对合金有固溶强化作用,另方面,在固溶度极限区域附近,脱溶沉淀形成的钌颗粒分布在晶粒内部,起到弥散强化的作用。另外,重稀上元素在合金熔炼时与原料中的气体和杂质反应形成高熔点化合物,浮于熔融合金表面成渣排出,“净化”了合金,减少了通常聚集在晶介附近的有害杂质。诸多因素,使得合金的强度和抗腐蚀能力得到较大提高。钯—银—钌基合金的组成为(重量%):Pd  10~50,Ru  0.1~4.5,RE  0.01~1.5(RE=Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中至少一种),余量为Ag,最佳组成(重量%)为:Pd  20~30,Ru  0.5~3,RE  0.3~0.8,余量为Ag。限定添加钌的量为0.1~4.5重量%,其理由为:钌在钯—银—稀土合金中的固溶度随钯的含量的增加而增大,在含Pd  10重量%的合金中,Ru的最大固溶度约为0.6重量%,在含Pd  50重量%的合金中,Ru的最大固溶度约为4重量%。

与中国专利ZL90102441.4所公开的合金相比:1、在Pd含量相同的情况下,硬度提高。2、抗硫化腐蚀能力提高,表现为经过硫化处理后样品的接触电阻与硫化前的接触电阻之比值较小,说明在硫化过程中接触电阻的增加较慢,即样品表面形成高阻值硫化膜的速度较慢,样品抗腐蚀能力较强。3、降低了合金中的稀土含量,避免因稀土元素量过高在合金内部出现过多含稀土的脆性金属间化合物,导致合金综合性能下降。4、由于加入适量的Ru,一定程度降低了钯的用量,故合金的成本相应下降,同时,还优化了合金性能。

来源:内江洛伯尔材料科技有限公司