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1、10申请公布号CN102352450A43申请公布日20120215CN102352450ACN102352450A21申请号201110335649522申请日20111029C22C5/06200601C22C30/06200601H01R39/2220060171申请人重庆川仪自动化股份有限公司地址400700重庆市北碚区人民村1号72发明人徐永红章应秦秀芳74专利代理机构重庆志合专利事务所50210代理人胡光星54发明名称一种滑动接点材料及层状复合材料57摘要本发明涉及了一种滑动接点材料及层状复合材料，所述的接点材料成分为1545PD、058CU、055ZN、00505RE，余量为AG。
2、，所述的滑动接点材料可以镶嵌在铜及铜合金表面形成层状复合材料。所述的滑动接点材料具有良好的自润滑、抗电弧、耐磨损、耐腐蚀等性能，适合用作高转速、腐蚀环境下工作的微电机电刷的工作层。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书6页附图1页CN102352457A1/1页21一种滑动接点材料，其特征在于，滑动接点材料包括PD、CU、ZN、RE和AG，其各组分的重量百分含量为PD1545；CU058；ZN055；RE00505；余量为AG。2根据权利要求1所述的滑动接点材料，其特征在于，RE为LA、CE、EU中的一种或几种。3一种层状复合材料，其特征在于权利要求。
3、12中任一项所述的滑动接点材料镶嵌在铜或铜合金的表面，其中铜或铜合金为基层，滑动接点材料为工作层。4一种微电机，其特征在于它使用权利要求3的所述的层状复合材料作电刷。权利要求书CN102352450ACN102352457A1/6页3一种滑动接点材料及层状复合材料技术领域0001本发明涉及一种滑动电接触材料，尤其涉及一种具有优良的灭弧、自润滑、耐磨及耐腐蚀的滑动接点材料，以及用这种材料镶嵌铜或铜合金表面，滑动电接点材料作为工作层、铜或铜合金作为基层的层状复合材料。背景技术0002电刷是直流微电机的核心元件之一，它与换向器相互接触并相对滑动，实现电能传输、推动电机运行。电刷在工作过程中承受滑动磨。
4、损和电弧侵蚀的双重作用，同时受到环境气氛中各种腐蚀性介质的影响，并且摩擦和电流造成的温升加剧了磨损和腐蚀的作用。因此，电刷材料在要求良好接触导电性的同时，还需要具有良好的耐磨损、抗电弧、抗熔焊和耐腐蚀性能；同时，电刷在与换向器配对工作过程中，其工作区域只局限在很小的一段，虽然在工作过程中有加工硬化的作用，但在磨损和电弧严重的场合仍然难以保证足够的寿命和稳定性，尤其在微电机换向器普遍使用含稀土的银合金以后，电刷的性能逐渐成为制约微电机寿命的关键因素。0003目前，通过在现有的AGPD合金中添加CU、RE制作的电刷材料，其使用性能较传统的AGPD50合金有了一定的提高，并且将价格昂贵的元素PD的含。
5、量重量百分比，下同由50降低到4048，使其成本也有了明显的下降。但是，在电流运转较大如1A以上、电压较大如10V以上、转速较高如8000RPM以上等条件下AGPD合金电刷片则仍然存在灭弧效果差、自润滑不良等缺点，导致微电机寿命和稳定性不足。发明内容0004针对现有银钯系电刷材料存在的问题，本发明提供一种成分均匀性具有优良的灭弧、自润滑、耐磨及耐腐蚀的滑动接点材料，以及用其作为电刷的工作面，镶嵌铜合金基体上构成层状复合材料。所述材料可以充分发挥贵金属电接触材料的优良性能，具有提高直流微电机的稳定性和使用寿命的优点。0005本发明的技术方案是0006本发明所述的滑动接点材料，包括PD、CU、ZN。
6、、RE和AG，其各组分的重量百分含量为0007PD1545；0008CU058；0009ZN055；0010RE00505；0011余量为AG。0012上述滑动接点材料中所述的RE最优可为LA、CE、EU中的一种或几种。0013本发明所述的层状复合材料，采用上述滑动接点材料镶嵌在铜或铜合金的表面，其中铜或铜合金为基层，滑动接点材料为工作层。说明书CN102352450ACN102352457A2/6页40014本发明涉及的一种微电机，它使用上述层状复合材料作电刷。0015本发明所述的材料中，AG是导电性最好的金属元素，并且具有良好的耐腐蚀性能，是电刷材料导电和耐腐蚀的基本保证，但纯AG的力学性。
7、能不足、抗硫化性能差，易受电弧侵蚀和熔焊，因此必须进行合金化。0016PD是改善AG抗硫化性能的主要元素，并且可进一步提高耐腐蚀性，还通过固溶强化提高材料的硬度和耐磨性，其熔点较高，可以改善材料的抗电弧性能；如果PD的含量低于15，则其对电刷材料性能的改善作用不能充分发挥，如果其含量高于45，则材料电阻增大，同时成本提高。0017CU主要起固溶强化和沉淀强化作用，提高材料的耐磨性；如果含量低于05，则其强化作用不能充分发挥，如果含量高于8，则增大接触电阻，降低耐腐蚀性。0018ZN一方面起固溶强化作用，提高材料的耐磨性；并且其沸点较低约907，电刷使用过程中出现电弧时，ZN可以通过挥发吸热，使。
8、电弧尽快熄灭；同时，材料中的ZN还可以发生选择性氧化，在电刷表面形成极薄的ZNO薄膜，在不明显提高接触电阻的条件下产生自润滑作用，减小电刷的磨损。如果ZN的加入量小于1，则其作用不能充分发挥，如果ZN的加入量大于5，则材料电阻增大，电接触性能下降。0019稀土元素RE可以去除杂质、净化合金，改善合金的成分均匀性、细化组织，从而提高合金的导电性与力学性能；同时，稀土元素还可以与AG、PD、CU形成多种金属间化合物，并以微细颗粒形式从基体中弥散、均匀地析出，产生沉淀强化作用，改善合金的耐磨性，并提高其高温稳定性，抑制电刷在工作过程中由于温度升高而发生软化的现象，从而延长电刷的使用寿命。如果稀土添加。
9、量少于005，则不能充分发挥其有益作用；如果稀土添加量大于05，则析出相增多、尺寸变大，接触电阻升高，并且对换向器的损伤增大，不利于直流微电机性能和寿命的改善。0020本发明的合金成分配方合理，各元素在液态下的互溶性好，高温熔炼过程中均没有严重的烧损，成分容易保证；并且凝固过程中也不会发生严重的成分偏析，热处理工艺性能好，成分的均匀性容易得到保证。因此生产的电刷材料成分、组织和性能的均匀性和一致性容易控制，适合大规模批量生产。0021将上述银合金作为工作层复合在具有优良力学性能的铜合金表面，用于制作微电机电刷，不仅可以节约贵金属，而且可以改善电刷整体的力学性能，保证其工作期间接触压力的稳定性，。
10、从而保证微电机使用性能的稳定性。0022本发明的优点为00231采用本发明所述的材料制作微电机电刷，具有优良的自灭弧、自润滑、耐磨损、抗电弧和耐腐蚀等性能，从而提高直流微电机的稳定性和使用寿命。00242本发明的电刷合金可以采用普通真空熔炼工艺制造，设备和工艺技术不需要特殊的改造，生产中易于实施。00253采用本发明所述的滑动接点材料制作层状复合材料时，可以采用现有的钯银合金/铜合金电接触复合带材的工艺和设备进行生产，技术易于掌握和实施，也不会增加生产成本。00264本发明所述的滑动接点材料中，各元素在熔炼过程中烧损较少，凝固过程中成分偏析不严重，因而其成分和成分均匀性容易保证，适合于大规模生。
11、产。说明书CN102352450ACN102352457A3/6页5附图说明0027图1为层状复合材料横截面结构的示意图。具体实施方式0028实施例1至9的合金成分见表1。0029实施例PDCUZNLACEEUAG11541005余量21541005余量31541005余量4202301余量5202301余量6202301余量7256302余量8256302余量9256302余量0030按表1中的取各组分熔炼，浇铸成锭，经开坯、轧制、退火等工序制成滑动接点材料带材，然后将滑动接点材料1镶嵌在铜合金2的表面参见图1，采用热轧复合工艺将滑动接点材料与MX96铜合金复合得到层状复合材料，然后继续经多。
12、次轧制成银合金层厚001MM，总厚015MM的层状复合带材，具体的制备工艺为00311采用真空感应炉熔炼制备合金，其中各元素可以以中间合金形式加入，也可以以纯金属形式加入；如果稀土元素以纯金属形式添加，则必须以银箔包裹等方式进行保护，以免其在空气中氧化；另外，还可以利用生产过程中废弃的、成分合格的边角料作为制备滑动接点材料的原料。00322将制备的滑动接点材料铸锭经开坯、轧制、中间退火、拉拔等工艺，制备成带材或丝材。00333采用热轧、温轧或冷轧复合技术，将上述带材或丝材状的滑动接点材料镶嵌在铜合金表面，制作成层状复合材料。其中滑动接点材料为工作层，铜合金为基层。比较例1合金成分为30PD、余。
13、量为AG，采用与上述相同工艺制成AGPD30合金层厚0013MM，总厚015MM的PDAG复合带材。0034将实施例19的材料制备成层状复合材料以及比较例1的复合带材制作成直流电动机刷片装配在直流电动机中，进行寿命试验。实施例19的材料制备成层状复合材料的说明书CN102352450ACN102352457A4/6页6换向器材料为AGCU4NI05RE/CU，其中，银合金层厚度为003MM，材料总厚度025MM。0035测试条件为0036测试温度800037测试载荷10GCM0038测试电压12V0039转速8000RPM0040运行方式连续0041每组测试电机数量10台0042测试过程中，通。
14、过检测电机转速和电流的变化来判定电机的工作状态，出现转速或电流超标或无法启动时均判定为寿命终止，各组试验电机的寿命值均取其10台电机平均值计算。0043测试结果见表2。0044表2实施例19及比较例1寿命测试结果0045实施例寿命H113502136031360413905143061420715008149091510比较例18500046实施例10至21的合金成分见表3。0047实施例PDCUZNLACEEUAG10305203余量11305203余量说明书CN102352450ACN102352457A5/6页712305203余量13352304余量14352304余量15352304。
15、余量16408503余量17408503余量18408503余量19455405余量20455405余量21455405余量00480049按表3取各组分熔炼，浇铸成锭，经开坯、轧制、退火等工序制成滑动接点材料带材，然后将滑动接点材料镶嵌在铜合金表面，采用热轧复合工艺将滑动接点材料与MX96铜合金复合得到复合材料，然后继续经多次轧制成银合金层厚001MM，总厚015MM的层状复合带材。具体制备方法同实施例19。0050比较例2合金成分为50PD、余量为AG，采用与上述各实施例相同工艺制成AGPD50合金层厚0013MM，总厚015MM的PDAG复合带材。0051将实施例1021的材料制备成层状。
16、复合材料以及比较例2的复合带材制作成直流电动机刷片装配在直流电动机中，进行寿命试验。实施例1021的材料制备成层状复合材料的换向器材料为AGCU4NI05RE/CU，其中，银合金层厚度为003MM，材料总厚度025MM。0052测试条件为0053测试温度850054测试负荷15GCM0055测试电压14V0056转速8000RPM0057运行方式连续0058每组测试电机数量10台0059测试过程中，通过检测电机转速和电流的变化来判定电机的工作状态，出现转速或电流超标或无法启动时均判定为寿命终止，各组试验电机的寿命值均取其10台电机平均值计算。0060测试结果见表4。0061表4实施例1021及。
17、比较例2寿命测试结果0062说明书CN102352450ACN102352457A6/6页8实施例寿命101860111850121910131970141990151930162050172030182190192190202220212280比较例215100063结论上述测试结果表明，与现有的AGPD30和AGPD50合金相比，本发明的AGPDCUZNRE合金具有更好的耐磨性和电接触性能，以其作为工作层与铜合金复合制成复合材料，用于制作直流微电机电刷，与采用AGPD30和AGPD50合金所制作的微电机电刷相比，在与相同材质和规格的换向器配对运行的条件下，显示出更长的使用寿命，达到了提高直流电动机工作寿命和稳定性的目的，从而更有效地发挥出了贵金属电接触材料的优良性能。说明书CN102352450ACN102352457A1/1页9图1说明书附图CN102352450A。