[发明专利]一种航天器用金基电接触材料的热处理及矫直方法及其设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种航天器用金基电接触材料的热处理及矫直方法及其设备。

背景技术

航空航天器在大气层及太空中飞行，对其电接触元件，有其全寿命，高可靠性的要求。航空航天器的电接触元件是在相对运动下传导电流的，因此对潮湿大气、烟雾、煤油、汽油雾气、火箭燃料气体和各种硫化、有机等工业废气，均须有良好的抗腐蚀性能，要求在-60～150℃范围内不氧化。这样，电接触元件工作时，表面接触电阻才不发生显著变化，才能保证航空航天器控制系统工作的可靠性和准确度。对受电火花作用的电接触元件，还须具有良好的抗电侵蚀性能。贵金属较之一般有色金属有更优良的化学稳定性和抗电侵蚀性，在航空航天器设计生产中主要用来制做控制系统及微电机中的电接触元件，如电位计绕组、导电环、电刷、接触点、换向器等。因此贵金属成为航空航天器控制系统中最常用的电接触材料。

航空航天器控制系统中的导电刷的要求是：耐磨损、有一定的柔性，韧度适中、表面光洁度10等。因此，为了满足上述要求，在设计制造中，广泛采用AuNix、PtNi5、PtIr18、AuAgCu20-3 0、AuCr4、PtIr17.5、AuCu22-2.5-1等贵金属合金材料。

就断开接点而言，对于电压、电流不大，断开率很低的继电器接点或其它电器上的接点，宜采用纯银等；对于电压不大，电流很大(45～500A)，断开频率很低的接触器接点，宜采用Ag-CdO或Ag-CuO等；对于电压、电流不大，断开频率较高(50次/s)，接触压力较大的继电器接点，宜采用AuNix或AuAgCu35-5等；

精密导电滑环属于高科技产品，一直以来被应用于尖端军事领域。随着我国经济的不断发展，民用领域也越来越多的涉足使用此类产品，用于工业自动系统控制中。在国外先进发达国家，该类产品已逐渐由军用产品转化为民用产品，近几年已实现了标准化、批量化生产。就导电环及电位计电刷而言，其接触压力小，有电火花现象，宜采用AuNi9、AuAgCu20-30等贵金属合金材料。

由上述可知金镍合金丝在航空及民用高科技产品中的重要地位，但是其热处理及加工、矫直过程中仍然存在较多的技术难题，诸如：

(一)金基添加镍的二元合金，在850℃以上为连续固溶体，低温下分解为富金和富镍的两相固溶体，加工道次间的退火工艺如处理不得当，合金中析出脆性相致使加工性能急剧恶化。

(二)AuNix合金在退火时有氧化的倾向，并且氧化产物极难去除，必须用强酸高温煮沸去除氧化膜，这样会造成金元素的损失。同时氧化物在拉拔、矫直的过程中有可能被裹入合金体中，造成夹杂或缺陷，从而改变其电学特性，严重的可造成器件的损害。

(三)AuNix细丝的矫直工艺的研究。传统的辊轮式矫直器有如下缺点：体积大，结构复杂，调整难度大，对细丝绳的矫直效果欠佳。现行的矫直器结构复杂、价格昂贵，并且其维护成本高。

要想进一步拓展金镍合金在航天器及相关民品的应用范围，必须解决上述问题，同时制定切实可行的热处理及加工方案。目前，由于细丝的矫直不属于金属材料加工的常规范畴，生产厂家多进行板材或线材的矫直，对于直径小于0.5的丝材多以上轴成卷的形式供应，这样矫直后丝材能否满足客户得不到保障。同时客户要购买专门设备进行矫直及切割处理，对加工过程中存在的问题得不到及时的解决。

发明内容

本发明的主要目的是针对现有技术上存在的问题设计开发的一种金基电接触材料的热处理及矫直方法，其利用独特的退火工艺，使合金的抗拉强度、硬度、电导率符合电接触材料的使用要求，并且表面光滑、无氧化。

本发明的另一目的通过设计一台简单、实用、易调控的矫直设备，将其利用在本发明的方法中可制备出翘距满足使用要求的AuNix合金丝，同时保证AuNix合金丝具有较好的综合力学性能。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

一种航天器用金基电接触材料的热处理及矫直方法，其中，该航天器用金基电接触材料的化学成分及其质量百分比是：89.5-92.5％Au，7.5-10.5％Ni；该热处理及矫直方法步骤如下：

1)首先将按前述配比范围计算、称重备高纯金、镍材料并按常规方法熔化，浇铸为合金铸锭，待铸锭温度低于200℃后出炉；

2)将符合标准的合金铸锭进一步加工为丝材，反复进行道次加工，其间对合金铸锭的退火工艺采用真空退火去应力，温度为680±10℃，保温4小时，直至得到的丝材可以准备进入成品丝材前的最后一次道次加工；