專利名稱：鎳銀合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于用粉末冶金方法制造鎳基合金領(lǐng)域。
電氣設(shè)備中的導(dǎo)線，特別是接線柱，要求材料導(dǎo)電性能良好，強度高，耐磨性能好。在一般的情況下選用黃銅作為接線柱材料；在特殊的環(huán)境下，如電化學(xué)領(lǐng)域中，為滿足抗腐蝕的需要，則選用純鎳捧或者鎳網(wǎng)、帶、片為導(dǎo)電極柱材料。但這些材料的電導(dǎo)率低。尤其是在衛(wèi)星電源系統(tǒng)常用的CPV氫鎳電池中，極柱材料還要和陶瓷絕緣子在700℃以上燒結(jié)成整體，純鎳的力學(xué)強度會因此大大下降，影響了接線的可靠性。
本發(fā)明的目的是制備一種鎳銀合金材料，其電阻率低于工業(yè)純鎳，耐700℃以上燒結(jié)，耐堿性(KOH)抗腐蝕能力不低于純鎳，有良好的加工性能，滿足衛(wèi)星電源系統(tǒng)CPV氫鎳電池對特種極柱材料的需求。
本發(fā)明為達(dá)到上述目的，采用的技術(shù)方案是在純鎳中添加4-6wt％Ag用粉末冶金方法制造鎳銀合金。即按Ni-4～6wt％Ag配制合金在中頻感應(yīng)爐中熔化；待熔體到1600℃～1700℃后進(jìn)行氮氣霧化；然后在露點低于-20℃高純氫中還原(800℃/2～3小時)；然后以2.5～3T/cm2壓力冷等靜壓成型，再在氫氣中高溫?zé)Y(jié)1130℃/4小時；將燒結(jié)坯封在鋼質(zhì)包套之中在真空度為5×10-2Pa時升溫至350℃保溫1～2小時，進(jìn)行高溫真空脫氣，真空封口后，在電阻爐中加熱至900℃保溫2小時進(jìn)行擠壓，擠壓面積比16，擠壓壓力800T，將熱擠壓坯剝離包套后進(jìn)行鍛、軋、拉、拔，進(jìn)一步致密化，加工成相應(yīng)的型材。
本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果“從性能指標(biāo)對比表”可見以電解純鎳和高純銀(＞99.99wt％)為原料制備的鎳銀合金，與按相同的粉末冶金工藝方法制備的未添加銀的純鎳進(jìn)行性能對比，可以看出，加銀后，電阻率明顯降低，在加工狀態(tài)下由79nΩm；在退火狀態(tài)下進(jìn)一步降為63；熱擴散系數(shù)有所提高，提高到0.255；熱處理后的樣品晶粒細(xì)小，為15μm；力學(xué)強度成倍提高，屈服強度σs從120MPa提高到200MPa，抗拉強度從181MPa提高382MPa，延伸率大，達(dá)42％；耐堿性腐蝕能力未降低。在實際應(yīng)用中，由于導(dǎo)電性能與加工性能良好，滿足了衛(wèi)星電源系統(tǒng)CPV氫鎳電池對極柱材料的要求。性能指標(biāo)對比表
實施例實施例1①配料按Ni∶Ag=96∶4重量比配料。
②熔煉霧化采用中頻感應(yīng)加熱，鎂砂坩堝，用1#電解鎳洗爐一次。
先將電解鎳熔化，待溫度升到1650℃以上時加銀條，繼續(xù)升溫保溫10分鐘進(jìn)行高壓氮氣霧化水冷收集粉末離心脫水，烘箱烘干。
③過篩還原粉末過200目篩后，在露點低于-20℃的電解氫氣中還原(800℃/2小時)，氧含量從0.43wt％降到0.20wt％。
④冷壓燒結(jié)用內(nèi)徑～100mm的軟膠模將粉末密封后進(jìn)行冷等靜壓成型，壓力為3T/cm2保壓5分鐘，壓坯相對密度達(dá)80％，將壓坯放在露點低于-20℃的氫氣中燒結(jié)，燒結(jié)條件為1130℃/4小時，燒結(jié)坯氫含量從0.20wt％降到0.09wt％，相對密度從80％升到95％。
⑤真空脫氣包套將燒結(jié)坯放入鋼包套之中逐步升溫在350℃保溫1小時真空度為5×10-2Pa，抽氣管用酒精噴燈加熱，用鐵錘砸扁封口。
⑥熱擠壓將有鋼包套的燒結(jié)坯于電阻爐中加熱到900℃，保溫2小時放入擠壓模筒中進(jìn)行熱擠壓，壓力機壓力為800T/cm2，擠壓面積比達(dá)16，采用鈣基脂油+鱗片石墨的潤滑劑。
采用車削方法剝離鋼包套，擠壓后Ni-Ag合金相對密度達(dá)100％。
⑦壓力加工熱鍛電阻爐加熱850℃～600℃間模鍛至φ20mm
軋制將模鍛坯表面機加在后進(jìn)行多次軋制-退火，成為薄帶。
拉拔將模鍛坯進(jìn)行旋鍛，再多次冷拉-退火，成為絲材。
實施例2①配料按Ni∶Ag=95∶5重量比配料。
②熔煉霧化熔煉設(shè)備與坩堝預(yù)處理與實施例1相同，待溫度升高1650℃時加銀條，繼續(xù)升溫保溫8分鐘進(jìn)行高壓氮氣霧化，粉末后處理過程與實施例1相同。
③過篩還原粉末過200目篩后，在露點低于-20℃的電解氫氣中還原(780℃/2小時)，氧含量從0.40wt％降到0.20wt％。
④冷壓燒結(jié)用內(nèi)徑為～110mm的軟膠模將粉末密封成圓柱狀后進(jìn)行冷等靜壓成型，壓力為2.5T/cm2保壓5分鐘。壓坯相對密度達(dá)78％，將壓坯去模套后放在露點低于-20℃的氫氣中燒結(jié)，燒結(jié)條件為1120℃/4小時燒結(jié)坯氧含量從0.2wt％降到0.08wt％，相對密度從78％上升到94％。
⑤真空包套脫氣將燒結(jié)坯放入鋼包套之中逐步升溫在350℃保溫1小時真空度為5×10-2Pa，抽氣管用酒精噴燈加熱，用鐵錘砸扁封口。
⑥熱擠壓將有鋼包套的燒結(jié)坯于電阻爐中加熱到920℃，保溫2小時，放入擠壓框筒中進(jìn)行熱擠壓。壓力機壓力為800T/cm2，擠壓面積比為16，采用鈣基脂油+鱗片石墨的潤滑劑。
擠壓后Ni-Ag合金相對密度達(dá)100％。
⑦壓力加工
熱鍛電阻爐加熱，830～600℃間模鍛。
軋制與拉拔與實施例1相同。
實施例3①配料按Ni∶Ag=94∶6重量比配料。
②熔煉霧化熔煉設(shè)備與坩堝預(yù)處理與實施例1相同，待溫度升高到1650℃時加銀條繼續(xù)升溫使保持在1700℃穩(wěn)定10分鐘，進(jìn)行高壓氮氣霧化。粉末收集烘干與實施例1相同。
③過篩還原粉末過200目篩后在露點低于-20℃的電解氫氣中還原(780℃/3小時)，氧含量從0.44wt％降到0.20wt％。
④冷壓燒結(jié)用內(nèi)徑為～110mm的軟膠模將粉末密封成圓柱狀后進(jìn)行冷等靜壓成型，壓力為3T/cm2，保壓5分鐘，壓坯相對密度達(dá)81％，將壓坯去膠模套后放在露點低于-20℃的電解氫氣中燒結(jié)，燒結(jié)條件為1120℃/4小時，燒結(jié)坯氧含量從0.2wt％降到0.09wt％相對密度從81％上升到95％。
⑤真空包套脫氣將燒結(jié)坯放入鋼包套之中逐步升溫在400℃保溫1小時真空度為5×10-2Pa，抽氣管用酒精噴燈加熱，用鐵錘砸扁封口。
⑥熱擠壓與實施例2相同。
⑦壓力加工與實施例2相同。
權(quán)利要求
1．鎳銀合金屬于用粉末冶金方法制造領(lǐng)域，其特征在于在純鎳中添加4～6wt％Ag。
2．權(quán)利要求1所述鎳基合金的制備方法為粉末冶金方法，其特征在于按Ni-4～6wt％Ag配制合金在中頻感應(yīng)爐中熔化；待熔體到1600℃～1700℃后進(jìn)行氮氣霧化；然后在露點低于-20℃高純氫中還原(800℃/2～3小時)；然后以2.5～3T/cm2壓力冷等靜壓成型，再在氫氣中高溫?zé)Y(jié)1130℃/4小時；將燒結(jié)坯封在鋼質(zhì)包套之中在真空度為5×10-2Pa時升溫至350℃保溫1～2小時，進(jìn)行高溫真空脫氣，真空封口后，在電阻爐中加熱至900℃保溫2小時進(jìn)行擠壓，擠壓面積比16，擠壓壓力800T，將熱擠壓坯剝離包套后進(jìn)行鍛、軋、拉、拔，進(jìn)一步致密化，加工成相應(yīng)的型材。
全文摘要
鎳銀合金及其制備方法屬于用粉末冶金方法制造鎳基合金領(lǐng)域。采用的技術(shù)方案是在純鎳中添加4－6wt%Ag,用粉末冶金方法制造鎳銀合金。加銀后;熱處理后的樣品晶粒細(xì)小;力學(xué)強度高,延伸率大;耐堿性腐蝕能力未降低。在實際應(yīng)用中,由于導(dǎo)電性能與加工性能良好,滿足了衛(wèi)星電源系統(tǒng)CPV氫鎳電池對極柱材料的要求。
文檔編號C22C19/03GK1311344SQ0010391
公開日2001年9月5日 申請日期2000年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月29日
發(fā)明者劉志堅, 曹健, 曲選輝, 黃伯云, 李志友, 陳仕奇, 雷長明 申請人:中南工業(yè)大學(xué)