一种高导电性银基熔体材料及其熔炼方法技术

本发明专利技术公开了一种高导电性银基熔体材料，是由银或银合金92~101重量份、银基石墨烯2~12重量份和微量元素0.5~1.5重量份熔炼而成：首先准确称量各原料；采用真空冶炼炉将银基石墨烯与35~40%用量的银或银合金熔炼为合金材料A1；然后将微量元素与剩余的银或银合金熔炼为合金材料A2；最后将熔化的合金材料A1加入到熔化的合金材料A2中得到熔融态的银基合金，将熔融态的银基合金按常规方法加工即可得到丝状或带状熔体材料。本发明专利技术熔炼得到的含石墨烯的银基合金熔体材料无毒无害、绿色环保，熔化温度适中、润湿性好，导电性强，具有优异的力学性能，将其用于电真空领域，可保证真空系统和真空构件具有极高的洁净度，拓宽了其应用范围。

Silver based melt material with high conductivity and its smelting method

The invention discloses a highly conductive silver melt material is made of silver or silver alloy 92~101 weight portions, silver based graphene 2~12 weight and 0.5~1.5 weight portions of trace elements: firstly smelting and weighing various raw materials; vacuum smelting furnace will be silver or silver alloy smelting silver based graphene and the amount of 35~40% for the A1 alloy material; then the trace elements and the rest of the silver or silver alloy for smelting alloy A2; finally silver alloy alloy A1 melting into alloy A2 melting in the molten state, the silver based alloy melt processing by conventional methods can be obtained by filamentous or ribbon melt material. The invention of smelting graphene containing silver alloy material is non-toxic and harmless, green environmental protection, the melting temperature is moderate, good wettability, high conductivity, excellent mechanical properties, which will be used in the field of electric vacuum, can guarantee the vacuum system and vacuum components with high cleanliness, broaden its application scope.

【技术实现步骤摘要】
一种高导电性银基熔体材料及其熔炼方法
本专利技术涉及金属材料，尤其是涉及用电设备中作为短路和过流保护的熔断器用的高导电性银基熔体材料，本专利技术还涉及该高导电性银基熔体材料的熔炼方法。
技术介绍
在高、低压配电系统和控制系统以及用电设备中，熔断器作为短路和过电流的保护器，是应用最普遍的保护器件之一。一般来说，熔断器主要由熔体、外壳和支座三部分组成，其中熔体是控制熔断特性的关键元件。熔体的材料、尺寸和形状决定了熔断器的熔断特性。而熔体材料主要分为低熔点和高熔点两类。低熔点材料如铅及铅合金，其熔点低容易熔断，由于其电阻率较大，故制成熔体的截面尺寸较大，熔断时产生的金属蒸气较多，只适用于低分断能力的熔断器；高熔点材料主要为银、金、钯等贵金属及铜、镍等有色金属，纯金属银、金、钯、铜等导电性较好，但其熔点高，不容易熔断，由于电阻率较低，可制成比低熔点熔体材料较小的截面尺寸，熔断时产生的金属蒸气少，适用于高分断能力的熔断器，但是应用稳定性及极高导电性方面存在有一定的局限性。近年来，我国用电量大幅提升，对高、低压配电系统和控制系统以及用电设备的要求越来越高，因此，对熔断器中控制熔断特性的关键元件——熔体材料的质量和性能提出了更高要求。但是传统的低熔点熔体材料铅及其合金因为有毒，已被限制使用，而高熔点的银、铜合金材料在导电性及熔断稳定性方面又具有一定局限性。被称为“黑金”、“新材料之王”的石墨烯是目前最薄、强度最高，且导电性最强、导热性最好的一种新型纳米材料。石墨烯的电阻率只约10-6Ω·cm，比银或铜更低，为世上电阻率最小的材料，即导电性最强的材料，如果将其用于熔体合金材料领域，则有望克服现有熔体材料的不足，开发出新型高导电性能的熔体合金。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种熔化温度适中、力学性能优异、润湿性能佳的含有石墨烯的高导电性银基熔体材料，本专利技术还提供该高导电性银基熔体材料的熔炼方法。为实现上述目的，本专利技术可采取下述技术方案：本专利技术所述的高导电性银基熔体材料，是由银或银合金、银基石墨烯和微量元素按下述重量份配比熔炼而成：银或银合金92~101份，银基石墨烯2~12份，微量元素0.5~1.5份。所述银合金是由银与铜、镍、锰、钯中的任意一种或两种及以上元素组成。所述微量元素由铷、铟、钇中的任意两种组成。本专利技术高导电性银基熔体材料的熔炼方法为：首先按比例准确称量各原料；采用真空冶炼炉将银基石墨烯与35~40%用量的银或银合金熔炼为合金材料A1；然后将微量元素与剩余的银或银合金熔炼为合金材料A2；最后将熔化的合金材料A1加入到熔化的合金材料A2中得到熔融态的银基合金，将熔融态的银基合金按常规方法加工得到丝状或带状熔体材料。实际熔炼时，所述银或银合金在合金材料A1中所占的比例为37.5%，在合金材料A2中所占的比例为62.5%时效果最佳。如将熔融态银基合金浇铸或水平连铸、挤压、拉拔，即可得到所需的银基合金棒材（丝材）；而将铸锭先挤压为带材，经粗轧、精轧后，即可制备成银基合金带材（箔带）。本专利技术的优点体现在以下几点：1、熔炼得到的含石墨烯的银基合金熔体材料无毒无害、绿色环保，熔化温度适中、润湿性好，导电性强（比纯银的导电性还强）；通过优化所用元素的比例，使本专利技术得到的银基熔体材料除可制备为丝材外，还可制备成各种厚度和宽度的箔带；2、本专利技术将“新材料之王”石墨烯引入熔体材料领域，通过在纯银中加入导电性最好的石墨烯，同时加入铷、铟、钇等微量元素，可以协同提高熔体材料银基合金的导电性，同时还保证银基熔体材料具有优异的力学性能；3、本专利技术借助银基石墨烯有效控制了石墨烯的分布和含量，解决了石墨烯在合金熔化过程中漂浮不定，无法精确控制石墨烯含量和分布不均的问题。4、本专利技术研制出的银基熔体合金品质好纯度高，不含有蒸发性的元素（如Zn、P、Sn等），将其用于电真空领域，可保证真空系统和真空构件具有极高的洁净度，拓宽了其应用范围。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术做更加详细的说明。实施例1本专利技术的高导电性银基熔体材料，是由银92kg，银基石墨烯12kg，铷0.2kg，铟0.3kg熔炼而成：首先采用真空冶炼炉将12kg的银基石墨烯与34.5kg的银熔炼为合金材料A1；然后将铷0.2kg，铟0.3kg与剩余的57.5kg银熔炼为合金材料A2；最后将熔化的合金材料A1加入到熔化的合金材料A2中得到熔融态的银基合金，将熔融态的银基合金浇铸或水平连铸、挤压、拉拔，得到高导电性的丝状银基熔体合金，该熔体合金具有较高的导电性（比纯银的导电性还要强，纯银20℃时，电阻率最低15.62×10-6Ω·mm），适中的熔化温度及优异的力学性能，其技术指标见下表1。实施例2本专利技术的高导电性银基熔体材料，是由银101kg，银基石墨烯2kg，铷0.3kg，钇0.2kg熔炼而成：首先采用真空冶炼炉将2kg的银基石墨烯与37.8kg的银熔炼为合金材料A1；然后将铷0.3kg，钇0.2kg与剩余的63.2kg银熔炼为合金材料A2；最后将熔化的合金材料A1加入到熔化的合金材料A2中得到熔融态的银基合金，将熔融态的银基合金浇铸成铸锭，铸锭先挤压为带材，经粗轧、精轧后，得到高导电性的带状银基熔体合金，该熔体合金具有较高的导电性（比纯银的导电性还要强，纯银20℃时，电阻率最低15.62×10-6Ω·mm），适中的熔化温度及优异的力学性能，其技术指标见下表1。实施例3本专利技术的高导电性银基熔体材料，是由银92kg，银基石墨烯2kg，铟0.5kg，钇1.0kg按实施例1的方法熔炼而成，该熔体合金具有较高的导电性（比纯银的导电性还要强）、适中的熔化温度及优异的力学性能，其技术指标见下表1。实施例4本专利技术的高导电性银基熔体材料，是由银96.5kg，银基石墨烯7kg，铷0.5kg，钇0.5kg按实施例1的方法熔炼而成，该熔体合金具有较高的导电性（比纯银的导电性还要强）、适中的熔化温度及优异的力学性能，其技术指标见下表1。实施例5本专利技术的高导电性银基熔体材料，是由银铜合金98kg，银基石墨烯5kg，铟0.4kg，钇0.6kg按实施例1的方法熔炼而成，该熔体合金具有较高的导电性（比纯银的导电性还要强）、适中的熔化温度及优异的力学性能，其技术指标见下表1。实施例6本专利技术的高导电性银基熔体材料，是由银镍合金95kg，银基石墨烯8.5kg，铟0.8kg，铷0.2kg按实施例1的方法熔炼而成，该熔体合金具有较高的导电性（比纯银的导电性还要强）、适中的熔化温度及优异的力学性能，其技术指标见下表1。实施例7本专利技术的高导电性银基熔体材料，是由银铜镍合金100kg，银基石墨烯3kg，钇0.1kg，铷0.9kg按实施例1的方法熔炼而成，该熔体合金具有较高的导电性（比纯银的导电性还要强）、适中的熔化温度及优异的力学性能，其技术指标见下表1。实施例8本专利技术的高导电性银基熔体材料，是由银铜锰合金94kg，银基石墨烯10kg，钇0.4kg，铷0.1kg按实施例1的方法熔炼而成，该熔体合金具有较高的导电性（比纯银的导电性还要强）、适中的熔化温度及优异的力学性能，其技术指标见下表1。实施例9本专利技术的高导电性银基熔体材料，是由银铜镍锰合金97kg，银基石墨烯4kg，铟0.2kg，铷0.8kg按实施例1的方法熔炼而成，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高导电性银基熔体材料，其特征在于：是由银或银合金、银基石墨烯和微量元素按下述重量份配比熔炼而成：银或银合金92~101份，银基石墨烯2~12份，微量元素0.5~1.5份。

【技术特征摘要】
1.一种高导电性银基熔体材料，其特征在于：是由银或银合金、银基石墨烯和微量元素按下述重量份配比熔炼而成：银或银合金92~101份，银基石墨烯2~12份，微量元素0.5~1.5份。2.根据权利要求1所述的高导电性银基熔体材料，其特征在于：所述银合金是由银与铜、镍、锰、钯中的任意一种或两种及以上元素组成。3.根据权利要求1所述的高导电性银基熔体材料，其特征在于：所述微量元素由铷、铟、钇中的任意两种组成。4.权利要求1所述的高导电性银基熔体材料的熔炼方...

【专利技术属性】
技术研发人员：王星星，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：河南,41