СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАТЕРИАЛА ДЛЯ СЛАБОТОЧНЫХ КОНТАКТОВ ИЗ УПОРЯДОЧИВАЮЩЕГОСЯ СПЛАВА НА ОСНОВЕ ПАЛЛАДИЯ Российский патент 1997 года по МПК C22F1/14 

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к способам изменения структуры сплавов на основе палладия, в частности упорядочивающихся сплавов, и может быть использовано в приборостроении при производстве слаботочных скользящих контактных пар.

Наиболее близким способом к предложенному является способ изготовления материала для электрических контактов, предусматривающий деформацию сплава палладий-серебро-медь со степенью 10-80% и последующий отжиг при 300-500^oC.

К недостаткам способа можно отнести низкие и нестабильные физико-механические свойства.

Задачей изобретения является создание новой технологии получения материала для слаботочных контактов с высоким и стабильным уровнем физико-механических свойств.

Поставленная задача может быть решена за счет достижения технического результата, который может быть получен при повышении прочности и пластичности, снижении удельного электросопротивления материала путем создания в нем специальной ультрамелкодисперсной структуры типа "микродуплекс", состоящей из зерен упорядоченной по типу B₂ фазы на основе Pd-Cu с ОЦК-решеткой и зерен неупорядоченной фазы на основе Au-Ag с ГЦК решеткой.

Данный технический результат достигается тем, что предложенный способ изготовления материала для слаботочных контактов из упорядочивающегося сплава на основе палладия предусматривает следующие операции: получение сплава из шихты, содержащей, мас. медь 24-32; золото 16-20; серебро 10-18 и палладий остальное, его деформацию с обжатием более 80% и последующий отжиг при температуре ниже критической температуры упорядочения сплава со скоростью нагрева не более 30^oC/мин. Деформация проводится с обжатием до 99% Отжиг при нагреве может осуществляться со скоростью 0,5-30^oC/мин.

Получение сплава из шихты указанного состава обеспечивает получение сплава с упорядоченным расположением атомов с типом сверхструктуры B₂. Деформация сплава с обжатием более 80% и нагрев при последующем отжиге со скоростью 30^oC/мин при температуре ниже критической температуры упорядочения сплава позволяет сформировать двухфазную ультрамелкозернистую структуру. Часть зерен представляют собой фазу упорядоченного по типу B₂ сплава Pd-Cu с ОЦК-решеткой, а другая часть неупорядоченный сплав Au-Ag с ГЦК решеткой.

Повышение механических свойств сплава, получаемого по предложенному способу, вызывается суммарным эффектом от получения сверхмелкого зерна (- 1 мкм) и двухфазности, характерной для этого сплава в упорядоченном состоянии. Изменение величины зерна приводит к значительному росту количества препятствий (границ зерен) для движения дислокаций, а двухфазность поднимает энергетический барьер преодоления этих препятствий. Дислокация в этом случае должна преодолевать границы между зерен с ГЦК твердым раствором на основе золота и серебра (где движутся обычные дислокации) и зерном со сверхструктурой B₂ (где должны двигаться сверхструктурные дислокации).

Компоненты должны быть взяты в заявленных пределах. Так, уменьшение содержания серебра менее 10% по массе приводит к снижению степени пересыщения твердого раствора палладия и меди серебром, что снижает прочностные свойства сплава за счет уменьшения доли фазы, содержащей серебро в структуре типа микродуплекс. Увеличение же серебра более 18% по массе повышает долю неупорядоченной фазы, тем самым снижая долю упорядоченной фазы, ответственной за высокие прочностные свойства и низкое удельное электросопротивление.

Уменьшение содержания золота менее 18% по массе приводит к снижению его стимулирующего воздействия на образование упорядоченной фазы, уменьшает ее количество в структуре микродуплекса, что ухудшает механические и электрические свойства.

Увеличение же содержания золота более 20% по массе снижает критическую температуру упорядочения до опасных для стабильности структуры значений, которые могут возникнуть при эксплуатации контактной пары. Снижаются также прочностные характеристики за счет уменьшения степени дальнего порядка в упорядоченной фазе B₂.

Уменьшение содержания меди менее 24% по массе сплава или увеличение его выше 32% по массе приводит к снижению критической температуры упорядочения и повышает вероятность перехода сплава в неупорядоченное состояние в период эксплуатации контакта, что понижает прочностные свойства сплава и повышает его удельное электросопротивление.

Высокие степени пластической деформации (более 80%) необходимы для того, чтобы при последующем нагреве рекристаллизация сплава началась при более низкой температуре и, следовательно, из большего числа зародышей рекристаллизации, что обеспечивает высокую дисперсность структуры и высокие прочностные и пластические свойства сплава. При меньшей степени деформации эффект упрочнения за счет мелкодисперсности структуры исчезает. Увеличение степени деформации выше 99% делает эту технологическую операцию трудновыполнимой из-за опасности разрушения.

Проведение нагрева со скоростью не более 30^oC/мин позволяет полностью пройти процессам упорядочения и рекристаллизации сплава. Упорядочение Pd-Cu фазы скорее всего происходит с такой скоростью, что на границе роста упорядоченной фазы не успевает проходить процесс распада пересыщенного твердого раствора по классическому прерывистому механизму. При этом вырастают не пластины, как в известном способе, а равноосные зерна упорядоченной фазы. Процесс упорядочения способствует также, по-видимому, рекристаллизации неупорядоченной фазы Au-Ag, которая имеет также равноосные зерна. При нагреве с заявляемой скоростью происходит взаимное торможение роста зерен упорядоченной и неупорядоченной фаз. Это позволяет создать ультрамелкодисперсную структуру, обеспечивающую весь комплекс высоких физико-механических свойств материалов для слаботочных скользящих контактов.

Пример. Сплав получали из шихты методом индукционной плавки в атмосфере инертного газа на установке "Кристалл" из компонентов чистотой 99,9% Изготавливался слиток сплава следующего состава, мас. медь 28; золото 18; серебро 14; палладий 40. Вальцовкой и волочением с промежуточными отжигами при 0,6 T плавления сплава (750^oC) переделывали слиток на проволоку. Нагрев и охлаждение сплава при отжиге осуществляли с печью "СНОЛ". Для создания в сплаве особой структуры "микродуплекс" заключительную обработку проводили по специальному режиму: деформация с обжатием 85% отжиг при 500^oC (температура упорядочения сплава 550^oC). Нагрев проводили со скоростью 25^oC/мин. Механические свойства изучали по диаграммам растяжения, полученных на установке "Instron TM-M". Электрическое сопротивление измеряли при помощи стандартного прибора "Щ-34".

По результатам испытаний были получены следующие свойства: предел текучести 1176 Мпа; предел прочности 1381 Мпа; относительное удлинение δ = 20% удельное электросопротивление 8•10^-2 МкОМ•м.

Повышение механических характеристик повышает износостойкость и надежность контактирования электроконтактной пары за счет обеспечения возможности работы материала в области упругих напряжений. А низкое и стабильное значение удельного электросопротивления обеспечивает высокую надежность коммутации электрических сигналов малой мощности.

Изобретение относится к ветной металлургии, а именно к способам изменения структуры сплавов на основе палладия, в частности упорядочивающихся сплавов. Изобретение может быть использовано в приборостроении при производстве слаботочных скользящих контактных пар. Предложенный способ изготовления материала для слаботочных контактов из упорядочивающегося сплава на основе палладия предусматривает следующие операции: получение сплава из шихты, содержащей, мас.%: медь 24-32; золото 16-20; серебро 10-18 и палладий - остальное, его деформацию с обжатием более 80% и последующий отжиг при температуре ниже критической температуры упорядочения сплава со скоростью нагрева не более 30^oC/мин. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ изготовления материалов для слаботочных контактов из упорядочивающегося сплава на основе палладия, включающий его деформацию и последующий отжиг при температуре ниже критической температуры упорядочения сплава, отличающийся тем, что сплав получают из шихты, содержащей следующие компоненты, мас.

Медь 24 32
Золото 16 20
Серебро 10 18
Палладий Остальное
деформацию проводят с обжатием более 80% а отжиг ведут при нагреве со скоростью не более 30 град./мин.