[發明專利]鉑銀系列彈性合金及其制備方法

無效

• 申請號: 201310519717.2
• 申請日: 2013-10-29
• 公開（公告）號: CN103589896A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 萬吉高;尹俊美;楊麗娟;黃炳醒;武海軍
• 申請（專利權）人: 貴研鉑業股份有限公司
• 主分類號: C22C5/04
• 分類號: C22C5/04;B22D27/04
• 代理公司: 昆明今威專利商標代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

技術領域

本發明涉及鉑銀系列彈性合金，特別是由鉑、銀、鈀等元素制成的加工性能優良、彈性模量高、抗拉強度高、彈性后效小、產品尺寸小的高彈性合金。

背景技術

Pt-Ag作為一種性能優異的彈性合金備受人們的關注。由于Pt-Ag合金具有高彈性、高強度、低電阻、無磁性、低熱電勢、低彈性后效、耐腐蝕等獨特綜合性能，廣泛用作精密電表上的張絲、加速度計的懸絲材料等領域，被譽為“王牌”彈性材料，同時也被國內外學者公認的難加工合金之一，其難加工的原因如下：

(1)合金兩組元Pt和Ag熔點相差近800℃(Pt:1769℃，Ag:962℃)，且Ag的蒸氣壓高(1543℃時Ag的蒸氣壓為133×10Pa，1500℃時Pt的蒸氣壓為133×10^-6Pa)，合金化時Ag揮發嚴重，成分難以精確控制；同時，Pt和Ag的比重相差懸殊，也容易產生成分偏析。

(2)合金的固、液相線間隔大，且存在包晶反應，造成晶粒之間成份偏析嚴重。

(3)Ag在液態時吸氣嚴重，且溫度越高吸氣越多，PtAg25合金液相線1600℃左右，結晶溫度范圍大(約400℃)，合金熔體里吸收了大量氣體，澆鑄成錠時氣體難以完全排出，容易造成鑄錠內部存在氣孔等缺陷。

(4)合金在固態下相變復雜，在740℃發生有序轉變。

由于上述原因，Pt-Ag合金鑄錠開坯、塑形變形非常困難，無法加工成超細絲材或窄薄帶產品,限制了鉑銀合金的應用。1969年前蘇聯С.Н.Лавлова(Изв,Вузцвет,Мет，1962，No.2)為了解決PtAg20合金加工性，研制了Pt-20Pd-10Ag和Pt-30Pd-10Ag兩種三元合金，合金塑性明顯提高，但由于合金中Ag含量只有10%，導致這兩種PtPdAg三元合金的彈性模量降低，如表1所示。

表1PtAg25與PtPdAg的主要性能對比

我國自60年代開始研制PtAg合金，合金牌號有Pt-20Ag(昆明貴金屬研究所，鉑銀20合金片材試制工藝[R],1979年，樣品為0.2mm(厚度)×50mm(寬)×500mm(長)的片材)、Pt-22Ag(桂林電器科學研究所，PtAg22合金試制報告[R]，1976年，樣品為線徑φ0.06的絲材)，無法進一步加工成尺寸更小的樣品，且成品率極低，無法穩定、批量生產。Ag含量大于22%的PtAg合金未見文獻報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種鉑銀系列高彈性合金，其鑄錠無明顯成份偏析、疏松、氣孔等缺陷，鑄錠開坯成功率達100%，加工性能優良，可穩定、批量生產出線徑大于0.02mm的超細絲材或尺寸大于0.005mm(厚)×0.05mm(寬)的窄薄帶產品。

合金的鑄錠制備采用特殊定向凝固裝置，在鑄錠縱向產生溫度梯度，以阻止鑄錠成份偏析、組織疏松、氣孔等缺陷的出現。

加工成成品尺寸的超細絲材和窄薄帶后，需要在400～750℃進行時效處理，可以進一步提高抗拉強度和屈服強度，同時提高產品的韌性。

本發明提出的鉑銀系列彈性合金，其成分(質量百分比，下同)為10～30Ag，0～30Pd，余量為Pt。

本發明采用定向凝固裝置制備合金鑄錠，該裝置由水冷銅模，高純氧化鋁(或氧化鋯管)等部分組成。PtAg合金均勻化熔煉后，坩堝內的熔融體底漏澆鑄在高純氧化鋁(或氧化鋯管)內。

本發明提出的合金可以用如下方法制備：合金各組元按名義含量配料，原料純度大于99.99%，考慮到Ag的揮發，可適當過量在1%以內。采用高純氧化鋁坩堝、高頻感應爐熔煉，在熔煉時先將熔煉室抽真空至10^-2Pa，充入高純氬氣(99.999%，體積分數)至正壓，合金在熔融狀態應充分除氣以提高鑄錠的致密度，最后澆鑄在特殊定向凝固裝置中。鑄錠經過冷鍛、軋制、拉拔、窄薄帶軋制，制備成直徑大于Φ0.02mm的超細絲或尺寸大于0.005mm(厚)×0.05mm(寬)的窄薄帶，隨后在400～750℃時效處理，可以進一步提高抗拉強度和屈服強度，同時還可以提高產品韌性。

本發明所制備的PtAg彈性合金與國內外已報道的文獻相比，在以下幾方面具有創新性：