滑动接触材料、包层复合材料、使用所述材料的换向器和使用所述换向器的直流电动机.pdf

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摘要
申请专利号:

CN96190113.6

申请日:

1996.02.23

公开号:

CN1150861A

公开日:

1997.05.28

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

专利权有效期届满IPC(主分类):H01H 1/02申请日:19960223授权公告日:20000126|||授权||||||公开

IPC分类号:

H01H1/02; H01R39/04

主分类号:

H01H1/02; H01R39/04

申请人:

马渊马达株式会社; 田中贵金属工业株式会社

发明人:

涉谷功; 山本俊哉; 麻田敬雄; 中村哲也

地址:

日本千叶县松户市

优先权:

1995.02.24 JP 61823/95; 1996.01.26 JP 32786/96

专利代理机构:

上海专利商标事务所

代理人:

白益华

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内容摘要

本发明公开了几种滑动接触材料,其组成分别为AuAgCu,AuAgPdCu,PtAuAgCu,AgCuNi,AgpdCuNi和PtAgCuNi。此滑动接触材料可用于制造三极换向器,用在小型直流电动机中。此滑动接触材料将产生划时代的结果:能够保持电动机低的启动电压,同时提高耐磨性。

权利要求书

1: 用于滑动接触的电学和机械滑动部分的滑动接触材料,其特征在于,它是 主要由10至60%(重量)Ag、0.1至7%(重量)Cu和余量的Au构成的 Au-Ag-Cu合金。
2: 用于滑动接触的电学和机械滑动部分的滑动接触材料,其特征在于,它是 主要由10至60%(重量)Ag、0.1至7%(重量)Pd、0.1至7%(重量) Cu和余量的Au构成的Au-Ag-Pd-Cu合金。
3: 用于滑动接触的电学和机械滑动部分的滑动接触材料,其特征在于,它是 主要由0.1至7%(重量)Pt、10至60%(重量)Ag、0.1至7%(重量) Cu和余量的Au构成的Pt-Au-Ag-Cu合金。
4: 用于滑动接触的电学和机械滑动部分的滑动接触材料,其特征在于,它是 主要由5至10%(重量)Cu、0.1至1%(重量)Ni和余量的Ag构成的 Ag-Cu-Ni合金。
5: 用于滑动接触的电学和机械滑动部分的滑动接触材料,其特征在于,它是 主要由0.1至1.5%(重量)Pd、3至10%(重量)Cu和余量的Ag构成的 Ag-Pd-Cu合金。
6: 用于滑动接触的电学和机械滑动部分的滑动接触材料,其特征在于,它是 主要由0.1至1.5%(重量)Pd、3至10%(重量)Cu、0.1至1%(重量) Ni和余量的Ag构成的合金。
7: 用于滑动接触的电学和机械滑动部分的滑动接触材料,其特征在于,它是 主要由0.1至1.5%(重量)Pt、3至10%(重量)Cu和余量的Ag构成的 Pt-Ag-Cu合金。
8: 用于滑动接触的电学和机械滑动部分的滑动接触材料,其特征在于,它是 主要由0.1至1.5%(重量)Pt、3至10%(重量)Cu、0.1至1%(重量) Ni和余量的Ag构成的Pt-Ag-Cu-Ni合金。
9: 两层包层复合材料,其特征在于,它由权利要求1至8中任一项所述的滑 动接触材料构成的表面层和由Cu或Cu合金构成的基础层构成。
10: 三层包层复合材料,其特征在于,它由权利要求1至3中任一项所述的滑 动接触材料构成的表面层,由权利要求4至8中任一项所述的滑动接触材料构成 的中间层和由Cu或Cu合金构成的基础层构成。
11: 一种换向器,其特征在于,它使用权利要求9或10所述的包层复合材料, 该包层复合材料包含权利要求1至8中任一项所述的滑动接触材料。
12: 一种直流电动机,其特征在于,它具有权利要求11所述的换向器。

说明书


滑动接触材料、包层复合材料、使用所述材料的换向器和 使用所述换向器的直流电动机

    【发明背景】

    本发明涉及用于电学滑动和机械滑动部位的接触材料,具体地说是可用在直流电动机,特别是小型直流电动机换向器中的接触材料和含有该接触材料的包层复合材料,当该材料用作激光唱片转轴的材料时,电动机即具有足够长的使用寿命和较低的启动电压。

    近几年中,电子工业中使用滑动接触的设备的数量有所增加,因此广泛地开展了新型滑动接触材料的开发及摩耗的研究。磨耗和接触电阻是滑动接触材料中的难题,但此处的磨耗现象很复杂,其中的许多方面尚未获得理论阐明。

    即使试图将接触材料的金属表面加工得比较光滑,但是显微观察仍然显示,这样的表面并不是完全平整的表面,通常具有细微的不平整。即使两个金属表面看来是大面积相互接触的,但是由于凹陷与凸起的存在,这两个表面实际上只是在分散的突出部分相互接触。

    摩擦造成的磨耗基本上与接触力的大小成正比,与硬度成反比。温度、湿度、腐蚀性成份、有机物蒸汽,尘粒等等都是导致磨耗和电学性能(接触电阻)改变地因素。

    滑动接触材料中的磨损主要分为粘附磨损和磨耗。粘附磨损的发生是因为实际接触部位或突出部位的金属之间产生焊接,尔后拉除了较软的金属,使其转移到较硬的金属上。

    磨耗发生在两种硬度差异很大的材料相互摩擦时或发生在两种软材料(其中一种含有硬性颗粒)相互磨擦时。

    滑动接触材料广泛用于接地环,旋转开关和其它设备中,包括用来带动激光唱片用转轴的小型直流电动机和用在小型直流电动机中的换向器。已知,使用于带动激光唱片转轴小型直流电动机的常规换向器所用的三层包层复合材料有表面层(由Au-Ag合金构成,含40%(重量)的Ag和余量的Au)、中间层(由Ag-Cu-Ni合金构成,含4%(重量)Cu,0.5%(重量)Ni和余量的Ag)和基础层(由Cu-Sn-Au合金构成,含9.5%(重量)Ni,2.5%(重量)Sn和余量的Cu)三层。

    另一相关的现有参考文献公开了一种整流器,它具有Ag-Pd-Cu合金换向器,主要由2至10%(重量)Cu、2至10%(重量)Pd和余量的Ag构成。但是,人们要求改善此种整流器中的性能,尤其是在高温环境下的性能改善,诸如解决接触电阻升高、由Pd产生的黑粉造成不稳定性和电噪声等问题。

    随着近几年音响设备的小型化,小型直流电动机被装配在放大器之类的发热元件附近,使得电动机温度即使在正常工作情况下也会达到70℃。尤其当电动机被装在汽车中时,盛夏阳光直射下的温度可能超过70℃。

    通常,配有电刷的小型直流电动机在高温环境下的寿命出奇地短。在温度为25℃,湿度为60%的环境下寿命约为6000小时的上述电动机,在温度为70℃,湿度为5%的环境下,寿命可能减少至仅约200小时。

    所以,要求开发一种在高温下不会丧失其耐用性的小型直流电动机。

    对使用寿命减少的原因进行了细致的研究,结果发现,高温环境下在换向器和电刷之间相对滑动时,电刷将换向器材料刮削下来,刮下来的换向器材料在电刷表面沉积成突出状的沉积物,这突出部分象一片刮刀,能将换向器材料刮削成长而窄的形状。

    由此产生的长而窄的针状粉末填满了分隔开的柱状换向片之间的孔隙,造成短路,使分隔开的换向片导通,导致电动机停转。

    即使不出现电导通,上述高温条件下的磨耗率比温度为25℃、湿度为60%条件下的高,500小时内,几乎全部电动机上的刮削到达了基础层的Cu合金,这不仅升高了接触电阻,而且由于Cu暴露在外而产生的CuO抑制了电导,使得电动机失效。

    发明概述

    本发明目的之一是提供具有较长时间耐用性的滑动接触材料。

    本发明目的之二是提供含有所述滑动接触材料的包层复合材料。

    本发明目的之三是提供含有包层复合材料的换向器。

    本发明目的之四是提供具有所述换向器的直流电动机,其在30至70℃的较广温度范围间具有超过2000小时的使用寿命。

    本发明目的之五是提供用于激光唱片用转轴的小型直流电动机。

    本发明将提供下述8种用于滑动接触的电学和机械滑动部位的合金(数字均为%(重量))。

    1.Ag(10至60)-Cu(0.1至7)-Au(余量)

    2.Ag(10至60)-Pd(0.1至7)-Cu(0.1至7)-Au(余量)

    3.Ag(10至60)-Pt(0.1至7)-Cu(0.1至7)-Au(余量)

    4.Cu(5至10)-Ni(0.1至1)-Ag(余量)

    5.Pd(0.1至1.5)-Cu(3至10)-Ag(余量)

    6.Pd(0.1至1.5)-Cu(3至10)-Ni(0.1至1)-Ag(余量)

    7.Pt(0.1至1.5)-Cu(3至10)-Ag(余量)

    8.Pt(0.1至1.5)-Cu(3至10)-Ni(0.1至1)-Ag(余量)

    本发明还提供两层的包层复合材料,它具有上述滑动接触材料1至8构成的表面层和由Cu或Cu合金构成的基础层。

    本发明还提供三层的包层复合材料,它具有上述滑动接触材料1至3构成的表面层,由上述滑动接触材料4至8构成的中间层和由Cu或Cu合金构成的基础层。

    本发明还提供由具有上述滑动接触材料1至8的上述包层复合材料构成的换向器。

    本发明还提供具有上述换向器的直流电动机。

    上述用作基础层的Cu合金包括磷青铜(CuSnNi合金),德银(CuZnNi合金)以及其它常规合金。

    根据本发明,通过在三层包层复合材料表面层的AuAg合金中添加Cu、Pd或Pt,减少了刮削下来的材料在电刷上的沉积,并且减少了由此产生的针状磨耗性粉末,同时保持了常规的低启动电压。

    还可以通过增加三层包层复合材料中间层或两层包层复合材料表面层的AgCu合金或AgCuNi合金中Cu的含量,或保持Cu含量不变而增加Pd或Pt,来减少刮削下来的材料在电刷上的沉积以及减少由此产生的针状磨耗性粉末。

    本发明中添加的Pd或Pt,可以用产生相同效果的其它铂族元素(Ru,Rh,Os,Ir)代替。

    【附图说明】

    图1是本发明三层包层复合材料的一个实例的透视图。

    图2是三层包层复合材料另一实例的剖面图。

    图3是本发明两层包层复合材料的一个实例的剖面图。

    本发明的详细说明

    本发明的滑动接触材料和包层复合材料显示出优良的抗沉积性能,由此消除了由换向器向电刷的沉积,从而减少了针状磨耗性粉末的产生,同时保持了AuAg合金优良的接触稳定性。当然,磨耗率也随之降低,耐熔接性也随之提高。

    这种材料将带来具有划时代意义的结果,即电动机的启动电压可以维持在较低值,而即便是为尽可能减小这启动电压随时间发生的改变而生成的极薄的AuAg基合金表面层也具有耐磨耗的性能。而且,因Cu的加入或Pd或Pt的加入而造成的启动电压的升高也在允许的范围内。

    通过在AgCu合金或AgCuNi合金中增加主要能提高耐磨耗性的Cu的含量或添加Pd或Pt,可以消除由合金向电刷的沉积,从而减少磨耗性针状粉末的产生。

    由此,降低了磨耗,并获得了明显长于常规材料的使用寿命。

    增加Cu含量或添加Pd或Pt造成的启动电压升高则在允许的范围内。

    将合金的组成限定在权利要求1至8中的原因如下所述。

    AuAgCu合金

    在常规的AuAg合金中加入少量的Cu,获得AuAgCu合金,提高了耐磨性,同时保持了其接触电阻和抗硫性能。

    相应地,如果Ag含量低于10%(重量),硬度就过低,易于发生粘附磨损。另一方面,如果Ag含量高于69%(重量),抗硫性过差,不利于其时间耐久性。如果Cu含量低于0.1%(重量),不会产生耐磨性提高的作用;而如果高于7%(重量),当用在电动机中时,接触电阻会变大而提高了启动电压。

    最有效的是,将Ag含量调节在30至50%(重量),Cu的加入量调节在3至6%(重量),其余量为Au。

    AuAgPdCu合金

    在AuAgCu合金中加入少量的Pd,获得AuAgPdCu合金,耐磨性会进一步提高,同时保持其接触电压和抗硫性。

    相应地,添加Ag和Cu的作用与在AuAgCu合金中相同。如果Pd含量低于0.1%(重量),不会产生将Pd加入AuAgCu合金的效果;如果高于7%(重量),易于产生黑粉使接触电压不稳定。

    最有效的是,将Ag含量调节在30至50%(重量),Cu的加入量调节在3至6%(重量),Pd的加入量调节在0.5至3%,其余量为Au。

    PtAuAgCu合金

    在AuAgCu合金中加入少量Pt,获得PtAuAgCu合金,耐磨性会进一步提高,同时保持其接触电压和抗硫性。

    相应地,添加Ag和Cu的作用与AuAgCu合金中相同。如果Pt含量低于0.1%(重量),不会产生在AuAgCu合金中添加Pt的效果;如果高于7%(重量),则易于产生黑粉使接触电压不稳定。

    最有效的是,将Ag含量调节在30至50%(重量),将Cu的加入量调节在3至6%(重量),Pt加入量调节在0.5至3%(重量),其余量为Au。

    AgCuNi合金

    AgCuNi合金中的Cu,若其加入量多于常规的AgCuNi合金,其耐磨性进一步提高。

    相应地,如果Cu含量低于5%(重量),Cu含量不足,就易于象常规AgCuNi合金一样出现粘附磨损;如果Cu含量高于10%(重量),接触电阻变大,提高了启动电压。如果Ni含量低于0.1%(重量),机械性能,尤其是硬度的提高无法达到;如果高于1%(重量),Ni的氧化造成的接触电阻不稳定和加工性能问题仍然存在。

    最有效的是,将Cu含量调节在8至10%(重量),Ni含量调节至0.3至0.5%(重量),其余量为Ag。

    AgPdCu合金和AgPdCuNi合金

    在常规AgCu合金和AgCuNi合金中添加少量Pd,所得的AgPdCu合金和AgPdCuNi合金的耐磨性分别都有了提高,同时保持其接触电阻和抗硫性不变。

    相应地,如果Pd加量低于0.1%(重量),在AgCu合金和AgCuNi合金中添加Pd的效果不会产生;如果高于0.5%(重量),易于产生黑粉使接触电阻不稳定。

    如果Cu含量低于3%(重量),几乎不产生其添加效果,且易于发生粘附磨损;如果高于10%(重量),接触电阻变大,提高了启动电压。

    如果AgPdCuNi合金中的Ni含量低于0.1%(重量),机械性能,尤其是硬度的提高无法达到;如果高于1%(重量),Ni的氧化造成的接触电阻不稳定和加工性能问题仍然存在。

    最有效的是,在AgPdCu合金中,将Pd的加入量调节在0.3至1%(重量),Cu含量调节在3至5%(重量),其余量为Ag;在AgPdCuNi合金中,将Pd的加量调节在0.3至1%(重量),Cu含量调节在3至5%(重量),Ni含量调节在0.3至0.5%(重量),其余量为Ag。

    PtAgCu合金和PtAgCuNi合金

    在常规AgCu合金和AgCuNi合金中添加少量Pt,所得的PtAgCu合金和PtAgCuNi合金的耐磨性分别都有了提高,同时保持其接触电阻和抗硫性不变。

    相应地,如果Pt加量低于0.1%(重量),不在AgCu合金和AgCuNi合金中添加Pt的效果不会产生;如果高于1.5%(重量),易于产生黑粉使接触电阻不稳定。

    如果Cu含量低于3%(重量),几乎不产生其添加效果,易于发生粘附磨损;如果高于10%(重量),接触电阻变大,提高了启动电压。

    如果PtAgCuNi合金中的Ni含量低于0.1%(重量),机械性能,尤其是硬度的提高无法达到;如果高于1%(重量),Ni的氧化造成的接触电阻不稳定和加工性能问题仍然存在。

    最有效的是,在PtAgCu合金中,将Pt的加入量调节在0.3至1%(重量),Cu含量调节在3至5%(重量),其余量为Ag;在PtAgCuNi合金中,将Pt的加量调节在0.3至1%(重量),Cu含量调节在3至5%(重量),Ni含量调节在0.3至0.5%(重量),其余量为Ag。

    添加一种或多种其它铂族金属(Ru,Rh,Os,Ir),可以获得与添加Pd或Pt相同的效果。

    在权利要求1中所述的AuAgCu合金中,所该合金和根据日本专利公告6-260255公开的说明书制备的AuAgCu合金一样,是一种固溶体合金,后者是将Ag和Cu扩散进入Au中(Ag和Cu进入Au形成的扩散材料),可产生相同的效果。

    同样,在权利要求2所述的AuAgPdCu合金和权利要求3所述的PtAuAgCu合金中,在扩散材料中也可以获得与固溶体合金所产生的相同效果。

    本发明可以有效地使用于所有滑动接触中,包括滑动环、接插件以及用于小型直流电动机中的换向器。

    附图中显示了几种包层复合材料的实例。图1是带状三层包层复合材料的透视图,其中的包层复合材料1由具有凹陷截面的基础层2,中间层3和装在凹槽中的表面层4构成。

    图2是图1包层复合材料另一种实例的剖面图。图2中,中间层3’有凹陷截面,其两端都暴露在外。

    图3是两层包层复合材料一实例的剖面图。图3中,包层复合材料1’由具有凹陷截面的基础层2和表面层4’构成。

    实施例

    虽然下文将用一些实施例说明本发明,但这些实施例不应被视为是对本发明的限制。在实施例中,元素的“%”是重量百分数,除非另作说明。

    实施例1

    将用作表面层的Au-Ag(35%)-Cu(5%)合金与用作中间层的Ag-Pd(1%)-Cu(4%)-Ni(0.5%)带状合金接合,制成带状包层材料。将此接合材料与用作基础层的Cu-Sn(2.3%)-Ni(9.5%)合金镶嵌接合,制成包层复合材料。将此包层复合材料在750℃进行热处理,然后辊压三次,获得三层包层复合材料,其总体厚度为0.3mm,宽19mm,由5μm厚的表面层,20μm厚的中间层和基础层构成。

    将此包层复合材料加工成外径3.3mm,长2.4mm的三极换向器,此换向器然后装配在用于带动激光唱片转轴的小型直流电动机中。

    测试条件如下:

    测试温度:70℃

    湿度:5%RH

    测试时间:96小时

    加载量:实际激光唱片

    转动方式:每小时包括一次启动和一次停止

    转速:500rpm

    电刷材料:Ag-Pd(50%)

    接触负荷:2gf

    测试电动机数量:10    

    测试结束后,检查因针状磨耗性粉末等造成换向片之间导通而无法工作的电动机数,测定在检查时能够转动的电动机的启动电压,并记录测试前后的电压差作为启动电压差。拆开电动机后,检查沉积在换向器和电刷上的磨耗性粉末和黑粉的量,并计数针状磨耗性粉末的数目。然后,测定换向器的磨耗面积和磨耗深度。这些结果列于表1。表面硬度也记录作参考。

    评价标准如下。此标准通用于所有测试。    ◎    ○     △     ×磨耗性粉末,黑粉    极少    少   中等量    大量磨耗面积(μm2)   0~1000    ~1500    ~3500    3500~磨耗深度(μm)    0~10    ~15    ~25    25~针状磨耗性粉末    极少    少   中等量    大量接触电阻(mΩ)    0~50    ~150    ~350    350~启动电压变化(V)    0~0.1    ~0.2    ~0.5    0.5~

    表1至表5中的“合金组成/合金组成”和“合金组成/合金组成/合金组成”分别指两层包层复合材料和三层包层复合材料所用的合金组成,标记“/”在此表示两层材料中表面层与基础层之间的界面和三层材料中表面层与中间层及中间层与基础层之间的界面。

    实施例2

    根据实施例1中的方法,制造由Au-Ag(37%)-Cu(3%)合金构成的表面层(厚5μm)、Ag-Pd(1.5%)-Cu(4%)-Ni(0.5%)合金构成的中间层(厚20μm)和Cu(4%)-Sn(2.3%)-Ni(0.5%)合金构成的基础层构成的三层包层材料,然后将其用于电动机。测试条件与实施例1相同,结果列于表1。

    实施例3

    将用作表面层的Au与用作中间层的Ag-Cu(10%)-Ni(0.5%)带状合金的表面接合。对此材料进行热处理,使表面层扩散从而合金化,此材料然后与用作基础层的Cu-Sn(2.3%)-Ni(9.5%)合金镶嵌接合,获得包层复合材料。

    此包层复合材料在750℃热处理,然后辊压三次,制成总厚度0.3mm、宽19mm的三层包层材料,它是由5μm厚的表面层、20μm厚的中间层和基础层构成。在此,利用EPMA元素定量分析法,分析表面层的AuAgCu合金(Au扩散材料),其中含38.2%Ag,6.1%Cu和余量的Au。

    在电动机中的使用和测试条件与实施例1相同,结果列于表1。

    实施例4

    将用作表面层的Cu-Sn(2.3%)-Ni(9.5%)合金与用作基础层的Ag-Cu(6%)-Ni(0.5%)合金镶嵌接合,获得包层材料。

    此包层材料在750℃热处理,然后辊压三次制成总厚0.3mm、宽19mm的的两层包层复合材料,它由20μm厚的表面层和基础层构成。

    在电动机中的使用和测试条件与实施例1相同,结果列于表1。

    实施例5至9

    根据实施例4的方法,制得5种由表面层和基础层构成的两层包层复合材料,表面层分别由Ag-Cu(8%)-Ni(0.5%)合金(实施例5)、Ag-Cu(10%)-Ni(0.5%)合金(实施例6)、Ag-Pd(0.5%)-Cu(4%)-Ni(0.5%)合金(实施例7)、Ag-Pd(1%)-Cu(4%)-Ni(0.5%)合金(实施例8)、Ag-Pd(1.5%)-Cu(4%)-Ni(0.5%)合金(实施例9)构成,基础层均由Cu-Sn(2.3%)-Ni(9.5%)构成。

    在电动机中的使用和测试条件与实施例1相同,结果列于表1。

    已有技术实施例1

    根据实施例1的方法,制得由Au-Ag(40%)合金表面层(厚2μm),Ag-Cu(4%)-Ni(0.5)合金中间层(厚20μm)和Cu-Sn(2.3%)-Ni(9.5%)合金基础层构成的三层包层复合材料。

    在电动机中的使用和测试条件与实施例1相同,结果列于表2。

    对照实施例1

    根据实施例4的方法制得由Ag-Cu(4%)-Ni(0.5%)合金构成的表面层(厚20μm)和由Cu-Sn(2.3%)-Ni(9.5%)合金构成的基础层构成的两层包层复合材料。

    在电动机中的使用和测试条件与实施例1相同,结果列于表2。

    对照实施例2

    根据实施例4的方法制得由Ag-Pd(3%)-Cu(4%)-Ni(0.5%)合金表面层(厚20μm)和Cu-Sn(2.3%)-Ni(9.5%)合金基础层构成的两层包层复合材料。

    在电动机中的使用和测试条件与实施例1相同,结果列于表2。

    实施例10、11和现有技术实施例2

    使用与实施例相同的测试条件,不同的是测试时间为500小时,制成三种包层复合材料,它们分别与实施例3的相同(实施例10),与实施例1的相同(实施例11),与现有技术实施例1相同(现有技术实施例2),将它们加工成换向器,然后将换向器用于进行上述测试的小型直流电动机中。

    虽然测试时间不同,但评价标准仍与实施例1相同,结果列于表3。

    实施例12、13和现有技术实施例3

    使用与实施例1相同的测试条件,不同的是测试温度为-30℃,测试时间为500小时,制成三种包层复合材料,它们分别与实施例3的相同(实施例12),与实施例1的相同(实施例13),与现有技术实施例1相同(现有技术实施例3),将它们加工成换向器,然后将换向器用于进行上述测试的小型直流电动机中。

    虽然测试时间不同,但评价标准仍与实施例1相同,结果列于表4。

    实施例14至18和对照实施例4与5

    根据实施例1的方法,制成7种三层包层复合材料,其表面层的组成分别为Au-Ag(37%)-Pd(0.5%)-Cu(3%)合金(实施例14)、Au-Ag(37%)-Pd(5%)-Cu(3%)合金(实施例15)、Au-Ag(35%)-Pd(0.5%)-Cu(5%)合金(实施例16)、Au-Ag(35%)-Pd(5%)-Cu(5%)合金(实施例17)、Pt(5%)-Au-Ag(35%)-Cu(5%)合金(实施例18)、Au-Ag(35%)-Cu(5%)合金(对照实施例4)和Au-Ag(40%)-Pd(5%)合金(对照实施例5),中间层均为Ag-Pd(0.5%)-Cu(4%)-Ni(9.5%)合金,基础层均为Cu-Sn(2.3%)-Ni(9.5%)合金。

    由于对这些材料的性能有了提高,测试时间由96小时变为192小时,是原来时间的两倍。在电动机中的使用和测试条件与实施例1的相同,但是测试时间不同,结果列于表5。

    实施例19

    根据实施例4的方法,制成两层包层复合材料,其表面层为Pt(0.5%)-Ag-Cu(4%)-Ni(0.5%)合金,基础层为Cu-Sn(2.3%)-Ni(9.5%)合金。根据相同于实施例4的方法对其进行测试,结果列于表5。

    表1和表2清楚地显示,在已有技术实施例1中,70℃、测试时间为96小时时,包括磨耗性粉末、黑粉、磨耗面积、磨耗深度和针状磨耗粉末在内的抗磨耗性能较差。对照实施例1的10个电动机中有4个电动机以及对照实施例2中的全部10个电动机在测试中都产生了针状磨耗性粉末,填满了换向片之间的空间,造成了换向器短路,结果电动机停转。对照实施例2表明,Pd含量高于1.5%时,黑粉增加,从而加大了接触电阻提高了启动电压。

    在实施例1至9中,接触电阻和启动电压很低,磨耗面积和磨耗深度也显示出良好的结果。

    表3(测试温度为70℃,测试时间为500小时)显示,实施例10和11中获得了良好的滑动性能,在500小时内没有电动机停转,但对照实施例2中,全部电动机在500小时内停转。

    表4(测试温度为-30℃,测试时间为500小时)表明,实施例12和14中获得了优良的滑动性能;500小时内没有电动机停转,但在对照实施例3中10个电动机中有3个停转。

    而且,表5还表明,实施例14和19中的改进比对照实施例4中更突出。对照实施例5是表面层不含Cu的三层包层复合材料,10个电动机中有4个停转。这说明,在表面层的AuAg合金中加入Pd前加入Cu是重要的,只加Pd而不加Cu不能产生充分的效果。    

                           表1

                    (温度:70℃,时间:96小时) 组成数字表示重量%  硬度  (Hv) 导通 数目磨耗性粉末,黑粉磨耗面积(μm2)磨耗深度(μm)针状磨耗性粉末启动电压改变(V)Ex.1AuAg35Cu5/AgPd1Cu4Ni0.5/CuSn2.3Ni9.5  108    0 ○~△    ◎    ◎    ◎  ◎Ex.2AuAg37Cu3/AgPd1.5Cu4Ni0.5/CuSn2.3Ni9.5  110    0    ○    △    ○    ○  ◎Ex.3Au(扩散材料)/AgCu10Ni0.5/CuSn2.3Ni9.5  111    0    ○    ◎    ◎    ◎  ◎Ex.4AgCu6Ni0.5/CuSn2.3Ni9.5  115    0    ○    △    ○    ○  ◎Ex.5AgCu8Ni0.5/CuSn2.3Ni9.5  113    0 ○~△    ◎    ◎    ◎  ◎Ex.6AgCu10Ni0.5/CuSn2.3Ni9.5  115    0    ○    ◎    ◎    ◎  ◎Ex.7AgPd0.5Cu4Ni0.5/CuSn2.3Ni9.5  109    0    ○    ◎    ◎    ◎  ◎Ex.8AgPd1Cu4Ni0.5/CuSn2.3Ni9.5  101    0    ○    ◎    ◎    ◎  ◎Ex.9AgPd1.5Cu4Ni0.5/CuSn2.3Ni9.5  104    0    ○    ◎    ◎    ◎  ○

    *Ex.=实施例

                                   表2

                        (温度:70℃,时间:96小时) 组成数字表示重量%  硬度  (Hv)导通数目磨耗性粉末,黑粉磨耗面积(μm2)磨耗深度(μm)针状磨耗性粉末启动电压改变(V)Pri.Ex.1AuAg40/AgCu4Ni0.5/CuSn2.3Ni9.5  110 0  △    ×    ×    ×  ◎Comp.Ex.2AgCu4/CuSn2.3Ni9.5  113 4  △    ×    ×    ×  △Comp.Ex.3AuPd3Cu4Ni0.5/CuSn2.3Ni9.5  104 10 △~×    △    ○  △~×  ×

    *Pri.Ex.=已有技术实施例

    *Comp.EX.=对照实施例

                                  表3

                           (温度:70℃,时间:500小时) 组成数字表示重量%    硬度    (Hv)导通数目磨耗性粉末,黑粉磨耗面积(μm2)磨耗深度(μm)针状磨耗 性粉末启动电压改变  (V)Ex.10Au(扩散材料)/AgCu10Ni0.5/CuSn2.3Ni9.5  111  0    △    △    ○    ○    ◎Ex.11AuAg35Cu5/AgPd1Cu4Ni0.5/CuSn2.3Ni9.5  108  0    △    △    ○    ○    ◎Pri.Ex.2AuAg40/AgCu4Ni0.5/CuSn2.3Ni9.5  110  10    ×    ×    ×    ×    ×

                                    表4

                        (温度:-30℃,时间:500小时) 组成数字表示重量%硬度(Hv)导通数目磨耗性粉末,黑粉磨耗面积(μm2)磨耗深度(μm)针状磨耗 性粉末启动电压改变  (V)Ex.12Au(扩散材料)/AgCu10Ni0.5/CuSn2.3Ni9.5  111    0    ○    ◎    ◎  ◎    ○Ex.13AuAg35Cu5/AgPd1Cu4Ni0.5/CuSn2.3Ni9.5  108    0    ○    ◎    ◎  ◎    ○Pri.Ex.3AuAg40/AgCu4Ni0.5/CuSn2.3Ni9.5  110    3    ×    ×    ×  ×    ×

                                    表5

                           (温度:70℃,时间:192小时)   组成数字表示重量%  硬度  (Hv)导通数目磨耗性粉末,黑粉磨耗面积(μm2)磨耗深度(μm)针状磨耗性粉末启动电压改变(V) Ex.14AuAg37Pd0.5Cu3/AgPd0.5Cu4Ni0.5/CuSn2.3Ni9.5  108  0  ○~△    △    ◎    ○    ◎ Ex.15AuAg37Pd5Cu3/AgPd0.5Cu4Ni0.5/CuSn2.3Ni9.5  106  0    △    △    ○    △    ◎ Ex.16AuAg35Pd0.5Cu5/AgPd0.5Cu4Ni0.5/CuSn2.3Ni9.5  117  0    ○    ○    ◎    ◎    ◎ Ex.17AuAg35Pd5Cu5/AgPd0.5Cu4Ni0.5/CuSn2.3Ni9.5  106  0    ○    △    ◎    ◎    ◎ Ex.18Pt5AuAg35Cu5/AgPd1Cu4Ni0.5/CuSn2.3Ni9.5  160  0    ○    △    ◎    ◎    ◎Ex.19Pt0.5AgCu4Ni0.5/CuSn2.3Ni9.5  141  0    ○    ◎    ◎    ◎    ◎Comp.Ex.4AuAg35Cu5/AgPd0.5Cu4Ni0.5/CuSn2.3Ni9.5  108  0  ○~△    △    ○    ○    ◎Comp.Ex.5AuAg40Cu5/AgPd0.5Cu4Ni0.5/CuSn2.3Ni9.5  96  4  △~×    ×    △  ×    ◎

    *Comp.Ex.=对照实施例

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本发明公开了几种滑动接触材料,其组成分别为AuAgCu,AuAgPdCu,PtAuAgCu,AgCuNi,AgpdCuNi和PtAgCuNi。此滑动接触材料可用于制造三极换向器,用在小型直流电动机中。此滑动接触材料将产生划时代的结果:能够保持电动机低的启动电压,同时提高耐磨性。 。

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