[发明专利]一种以合金元素Ti调控电触头材料Cu-Y2O3合金的方法

说明书

本发明公开了一种以合金元素Ti调控电触头材料Cu‑Y₂O₃合金的方法，先通过湿化学法将Y₂O₃颗粒均匀地掺入到铜基体中，再通过球磨法将Ti合金元素固溶进Cu晶格点阵中，通过调控Ti合金元素的添加量和Y₂O₃的掺入量来实现铜基复合材料的最佳综合力学性能。结果表明，多重强化作用下的Cu‑Y₂O₃‑Ti合金的力学性能有了大幅提高，与此同时关键的导电率并未降低太多。说明本发明可以有效地应用于电触头等电气材料当中，并且可以大幅提高它们的使用可靠性和寿命。

技术领域

本发明属于合金制备技术领域，具体涉及一种以合金元素Ti调控电触头材料Cu-Y₂O₃合金的方法。

背景技术

铜及其合金具有优异的导电性能、导热性能，因而被广泛应用于电接触材料、集成电路引线架和电阻焊电极等电气设备。然而在室温下这些铜合金的强度和硬度往往较低，硬度的不足也会导致铜合金的磨损率较高，这限制了它们在结构材料的许多应用。另外，当温度提高时，铜及其合金的强度会大幅降低，阻碍了铜合金在面向第一壁材料偏滤器上的使用。相比于铜合金中主要的固溶强化机制，在铜基体上加入细小弥散的陶瓷颗粒制备铜基复合材料，其中的弥散强化机制是另一重要的强化机制。基于这一想法，研究人员们已经开展了许多关于铜基复合材料(MMCs)制备及其性能的研究。目前主要的陶瓷颗粒强化相有Y₂O₃、Al₂O₃、ZrO₂、SiC、TiB₂和AlN等。一般来说，氧化物的生成焓越高，氧化物在铜基体中越稳定，越不容易发生粗化，而Y₂O₃的生成焓(1905KJ/mol)比Al₂O₃(1667KJ/mol)高，故氧化钇具有更高的热稳定性和较低的分散性，是一种理想的弥散强化第二相。此外，在ODS铜中加入微合金元素Ti、La等来提高铜复合材料的机械性能。

其中ODS铜合金的一种重要应用为电触头材料，而电触头材料要求的性能是具有较高的硬度，较高的电阻率以及高的热传导性。另外触头还应具有高的化学稳定性，即具有较高的抗腐蚀气体对材料损耗的能力。纯铜作为曾经应用最为广泛的导电材料，在空气中极易被氧化，高温下产生表面氧化膜，使得触头的接触电阻增加3倍。故在纯铜中添加第二相氧化物和合金元素是制备新型电触头材料的一种有效地制备手段。

发明内容

本发明的目的是提供一种以合金元素Ti调控电触头材料Cu-Y₂O₃合金的方法，以期解决电触头材料硬度不高的问题，并将材料导电率维持在电触头的使用标准之上，最终延长电触头的使用寿命。

本发明先通过湿化学法将Y₂O₃颗粒均匀地掺入到铜基体中，再通过球磨法将Ti合金元素固溶进Cu晶格点阵中，通过调控Ti合金元素的添加量和Y₂O₃的掺入量来实现铜基复合材料的最佳综合力学性能。

本发明以合金元素Ti调控电触头材料Cu-Y₂O₃合金的方法，包括如下步骤：

步骤1：第二相粒子Y₂O₃的掺入