專利名稱：原位生成彌散強(qiáng)化化合物的銀基滑動(dòng)電接觸材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種滑動(dòng)電接觸材料，，特別涉及一種原位生成彌散強(qiáng)化化合物的銀基滑動(dòng)電接觸材料。
背景技術(shù)：
換向器和電刷片是小型直流電動(dòng)機(jī)的核心部件，工作中其承受的主要載荷是載電條件下的滑動(dòng)摩擦，滑動(dòng)摩擦磨損和電弧侵蝕對(duì)材料造成的損傷是換向器和電刷失效，并最終導(dǎo)致微電機(jī)失效的主要原因；在磨損嚴(yán)重的情況下，磨屑由于電弧熔焊等作用在換向器溝槽中造成短路還造成微電機(jī)的早期死機(jī)。同時(shí)，電接觸過(guò)程中由于機(jī)械摩擦和電流作用所產(chǎn)生的溫升會(huì)使加工硬化的材料產(chǎn)生再結(jié)晶，降低其硬度和耐磨性，進(jìn)一步加劇了材料的機(jī)械磨損。因此，通過(guò)各種強(qiáng)化手段來(lái)提高換向器用滑動(dòng)式電接觸合金的耐磨性是這類材料的主要發(fā)展方向。 銀合金具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和耐腐蝕性能，因而是換向器中最常見、用量最大的滑動(dòng)式電接觸合金；其常用的合金化強(qiáng)化方式有合金元素的固溶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化。Zn、Pd等是常用的固溶強(qiáng)化元素，但若固溶量太大，會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)電性的大幅度下降，難以滿足電學(xué)性能方面的要求。Cu在銀合金中有很大的固溶度變化，可以通過(guò)熱處理來(lái)獲得不同數(shù)量、尺寸和分布的Cu基析出相，是最常用的沉淀強(qiáng)化元素。Ni在銀中不固溶，也不形成化合物，常常作為彌散強(qiáng)化元素使用。稀土元素如La、Ce等與銀可以形成不固溶于基體的多種金屬間化合物，也能夠發(fā)揮很好的彌散強(qiáng)化作用。上述這些元素在銀基滑動(dòng)式電接觸材料中已經(jīng)獲得了成功的應(yīng)用，作為換向器材料也表現(xiàn)出良好的服役性能。但是，用戶對(duì)于微電機(jī)性能和壽命的要求是不斷提高的，由此帶來(lái)的換向器材料性能要求也在不斷提高。因此，材料的改進(jìn)是一個(gè)永恒的主題。然而，大量研究工作表明，通過(guò)增加現(xiàn)有合金化元素的添加量來(lái)改善性能的作用是十分有限的，而且這種方式常常給材料的電學(xué)性能和耐腐蝕性能等造成較為嚴(yán)重的損害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種原位生成彌散強(qiáng)化化合物的銀基滑動(dòng)電接觸材料，該材料采用熔煉法制備，凝固過(guò)程中，Se或Sr與Ag發(fā)生原位反應(yīng)，生成細(xì)小、彌散分布的Ag2Se或Ag5Sr,使該材料強(qiáng)化，該材料組織均勻、電學(xué)性能以及耐磨性和耐腐蝕性好，適合制作微電機(jī)的換向器，其微電機(jī)的使用壽命長(zhǎng)。該材料可以單獨(dú)使用，也可以作為工作層復(fù)合在銅或銅合金表面使用。本發(fā)明的技術(shù)方案是本發(fā)明的第一種銀基滑動(dòng)電接觸材料中Cu為I 8%重量百分含量，Ni為O. I 1%重量百分含量，Se為O. 5 2%重量百分含量,RE為O. 05 O. 5%重量百分含量，余量為Ag。本發(fā)明的第二種銀基滑動(dòng)電接觸材料中Cu為I 8%重量百分含量，Ni為O. I 1%重量百分含量，Sr為O. 5 2%重量百分含量,RE為O. 05 O. 5%重量百分含量，余量為Ag。本發(fā)明的第三種銀基滑動(dòng)電接觸材料中Cu為I 8%重量百分含量，Ni為O. I 1%重量百分含量，Zn為O. 5 5%重量百分含量、Se為O. 5 2%重量百分含量，RE為O. 05 O. 5%重量百分含量,余量為Ag。本發(fā)明的第四種銀基滑動(dòng)電接觸材料中Cu為I 8%重量百分含量，Ni為O. I 1%重量百分含量，Zn為O. 5 5%重量百分含量、Sr為O. 5 2%重量百分含量，RE為O. 05 O. 5%重量百分含量,余量為Ag。上述四種材料中所述RE為L(zhǎng)a或Ce。上述任一種銀基滑動(dòng)電接觸材料作為工作層，銅或銅合金為基層，銀基滑動(dòng)電接觸材料部分或全部覆蓋在銅或銅合金的表面，制成兩層復(fù)合材料。 由上述任一種復(fù)合材料制作的換向器和米用所述換向器制作的微電機(jī)。本發(fā)明中Se或Sr可溶解于液態(tài)的Ag中，因此在熔煉過(guò)程中，容易獲得均勻的成分分布，凝固時(shí)，其在材料合金中與Ag發(fā)生原位反應(yīng),分別形成Ag2Se和Ag5Sr,這些化合物均不固溶于基體，從而對(duì)材料產(chǎn)生彌散強(qiáng)化作用，提高材料(合金)的耐磨性。如果Se或Sr的添加量低于O. 5%，則其彌散強(qiáng)化作用難以充分發(fā)揮；如果添加量高于2%，則生成的化合物過(guò)多，對(duì)導(dǎo)電性的不利影響太大。本發(fā)明所述材料成分配比合理，各元素在液態(tài)下的互溶性好，高溫熔煉過(guò)程中均沒有嚴(yán)重的燒損，成分容易保證；并且凝固過(guò)程中也不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的成分偏析，成分的均勻性容易得到保證。因此生產(chǎn)的換向器用電接觸材料成分、組織和性能的均勻性和一致性容易控制，適合大規(guī)模批量生產(chǎn)。將上述銀基滑動(dòng)電接觸材料作為工作層復(fù)合在銅基層表面，用于制作微電機(jī)換向器，可以節(jié)約貴金屬，降低換向器和微電機(jī)的生產(chǎn)成本。本發(fā)明所述銀基滑動(dòng)電接觸材料的制備方法如下I)采用真空感應(yīng)爐熔煉制備合金，其中各元素可以以中間合金形式加入，也可以以純金屬形式加入；另外，還可以利用生產(chǎn)過(guò)程中廢棄的、成分合格的邊角料作為制備新合金的原料。2)將制備的合金鑄錠經(jīng)開坯、軋制、中間退火、拉拔等工藝，制備成帶材或絲材。3)采用熱軋、溫軋或冷軋復(fù)合技術(shù)，將上述帶材或絲材與銅進(jìn)行復(fù)合，制作成層狀復(fù)合材料。其中本發(fā)明所述的銀基滑動(dòng)電接觸材料為工作層，銅或銅合金為基層。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為I)采用本發(fā)明所述技術(shù)方案，綜合利用了 Ni、RE和Se或者Ni、RE和Sr三種元素的彌散強(qiáng)化作用，其強(qiáng)化效果明顯優(yōu)于只有Ni和RE兩種彌散強(qiáng)化元素的合金；從而避免了為了提高耐磨性而大幅度增加合金元素含量，以至于對(duì)換向器合金的導(dǎo)電性造成明顯惡化的問題。采用熔煉法制備，凝固過(guò)程中，Se或Sr與Ag發(fā)生原位反應(yīng)，生成細(xì)小、彌散分布的Ag2Se或Ag5Sr,使銀基滑動(dòng)電接觸材料強(qiáng)化，該材料組織均勻、電學(xué)性能以及耐磨性和耐腐蝕性好。2)本發(fā)明所述銀基滑動(dòng)電接觸材料可以采用普通真空熔煉工藝制造，設(shè)備和工藝技術(shù)不需要特殊的改造，生產(chǎn)中易于實(shí)施。
3)利用本發(fā)明所述銀基滑動(dòng)電接觸材料制作層狀復(fù)合材料時(shí)，可以采用現(xiàn)有的換向器用銀合金/銅電接觸復(fù)合帶材的工藝和設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，制備工藝簡(jiǎn)單、技術(shù)易于掌握和實(shí)施,也不會(huì)增加生產(chǎn)成本。4)本發(fā)明所述銀基滑動(dòng)電接觸材料中各元素在熔煉過(guò)程中燒損量容易控制，凝固過(guò)程中成分偏析不嚴(yán)重，因而其成分和成分均勻性容易保證，適合于大規(guī)模生產(chǎn)。本發(fā)明所述材料，適合制作微電機(jī)的換向器，其微電機(jī)的使用壽命長(zhǎng)。本發(fā)明所述銀基滑動(dòng)電接觸材料可以單獨(dú)使用，也可以作為工作層復(fù)合在銅或銅合金表面使用。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I至32的銀基滑動(dòng)電接觸材料各組分的配比見表I.表I各實(shí)施例化學(xué)成分(重量％)
權(quán)利要求
1.一種銀基滑動(dòng)電接觸材料，其特征在于，該材料由Cu、Ni、Se、RE和Ag組成，各組分重量百分含量為Cu為1 8%重量百分含量，Ni為O. 1 1%重量百分含量，Se為O. 5 2%重量百分含量，RE為O. 05 O. 5%重量百分含量，余量為Ag。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的材料，其特征在于所述RE為L(zhǎng)a或Ce。
3.一種銀基滑動(dòng)電接觸材料，其特征在于，該材料由Cu、Ni、Sr、RE和Ag組成，各組分重量百分含量為Cu為1 8%重量百分含量，Ni為O.1 1%重量百分含量，Sr為O. 5 2%重量百分含量，RE為O. 05 O. 5%重量百分含量，余量為Ag。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的材料，其特征在于所述RE為L(zhǎng)a或Ce。
5.一種銀基滑動(dòng)電接觸材料，其特征在于，該材料由Cu、Ni、Zn、Se、RE和Ag組成，各組分重量百分含量為Cu為1 8%重量百分含量,Ni為O. 1 1%重量百分含量,Zn為O. 5 5%重量百分含量、Se為O. 5 2%重量百分含量,RE為O. 05 O. 5%重量百分含量,余量為Ag。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的材料，其特征在于所述RE為L(zhǎng)a或Ce。
7.一種銀基滑動(dòng)電接觸材料，其特征在于，該材料由Cu、Ni、Zn、Sr、RE和Ag組成，各組分重量百分含量為Cu為1 8%重量百分含量,Ni為O.1 1%重量百分含量,Zn為O. 5 5%重量百分含量、Sr為O. 5 2%重量百分含量,RE為O. 05 O. 5%重量百分含量,余量為Ag。
8.銀基滑動(dòng)電接觸復(fù)合材料，其特征在于，用權(quán)利要求1-7任一所述的材料作為工作層，銅或銅合金為基層，銀基滑動(dòng)電接觸材料部分或全部覆蓋在銅或銅合金的表面。
9.一種微電機(jī)換向器，其特征在于，它使用權(quán)利要求8所述的任一復(fù)合材料。
10.一種微電機(jī)，其特征在于，它使用權(quán)利要求9所述的換向器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種原位生成彌散強(qiáng)化化合物的銀基滑動(dòng)電接觸材料，該材料中Cu為1～8%重量百分含量，Ni為0.1～1%重量百分含量，Se為0.5～2%重量百分含量，RE為0.05～0.5%重量百分含量，余量為Ag。該材料采用熔煉法制備，凝固過(guò)程中，Se或Sr與Ag發(fā)生原位反應(yīng)，生成細(xì)小、彌散分布的Ag2Se或Ag5Sr，使該材料強(qiáng)化，該材料組織均勻、電學(xué)性能以及耐磨性和耐腐蝕性好，適合制作微電機(jī)的換向器，其微電機(jī)的使用壽命長(zhǎng)。該材料可以單獨(dú)使用，也可以作為工作層復(fù)合在銅或銅合金表面使用。
文檔編號(hào)H01B1/02GK102876912SQ20121033070
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月7日
發(fā)明者徐永紅, 章應(yīng) 申請(qǐng)人:重慶川儀自動(dòng)化股份有限公司