CN101246758A

CN101246758A - 用于弱电流的滑动电接触材料

Info

Publication number: CN101246758A
Application number: CNA2008100694835A
Authority: CN
Inventors: 徐永红; 黄福详; 章应; 秦秀芳
Original assignee: Chongqing Chuanyi Automation Co Ltd
Current assignee: Chongqing Chuanyi Automation Co Ltd
Priority date: 2008-03-19
Filing date: 2008-03-19
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2028-03-19
Also published as: CN101246758B

Abstract

本发明涉及一种用于弱电流的滑动电接触材料，所属材料为Ag－Cu－Ni－Re合金或Ag－Cu－Zn－Ni－Re合金或Ag－Cu－Pd－Zn－Ni－Re合金，其中Cu为0.1～10.0％(质量百分含量)；Ni为0.01～0.6％(质量百分含量)；Re为0.01～0.5％(质量百分含量)；Zn为0.1～5.0％(质量百分含量)；Pd为0.1～1.5％(质量百分含量)；其余为Ag。本发明所述材料可以解决弱电滑动接点合金在高温下接触电阻不稳定、接触可靠性降低、硬度和耐磨性低等问题。本发明所述的材料与铜或合金铜等复合后制备的滑动电接触材料，在－40～80℃温度范围内有质量好、寿命长的优点。

Description

用于弱电流的滑动电接触材料

技术领域

本发明涉及一种电接触材料，特别涉及一种在弱电流工作条件下(电流≤1A)的滑动电接触材料。

背景技术

近年来，在上述研究应用技术领域中，有关新的弱电接触材料的研究与生产正在不断发展，以满足日益发展的各种类型小型直流电动机等对弱电接触材料的需求。

在各种弱电接触材料中，贵/廉金属复合材料由于具有贵金属含量低、综合性能好、价格便宜等特点，在微特电机、继电器、微型开关等实际应用中已得到广泛应用，典型应用如换向器和刷片等。

目前使用贵/廉金属复合材料主要有Ag-Cd/Cu、Ag-Cu/Cu、Ag-Ni/Cu、Ag-Cu-Ni/Cu等系列两层复合材料及其再复合上Au及其合金的三层材料。由于Cd有毒，Ag-Cd/Cu已逐渐淘汰。Ag-Cu合金相对于纯Ag具有较好的耐磨性和抗熔焊性能，但在工业气氛下，尤其在高温、高湿和含硫及硫化氢气氛中，其表面容易生成不导电的硫化物以及氧化膜，引起接触电阻不稳定，同时，其硬度和耐磨性也较低。另外，银铜合金有偏析倾向，添加适当的Ni形成Ag-Cu-Ni合金，可显著减少其偏折，改善其耐磨性和耐腐蚀性能，并得到广泛应用。为进一步提供Ag-Cu-Ni合金的高温性能，本申请人发明了稀土银基接触材料及其贵/廉金属复合材料。

稀土Re元素在贵金属电接触材料中已得到良好应用。其主要作用在于：在保持基体材料优良导电性和导热性的前提下，稀土元素对基体具有明显的强化作用；同时细化基体晶粒，提高材料再结晶温度，从而提高材料的稳定性；接触电阻小而稳定；提高抗电蚀能力和抗粘结性强；另外还具有灭弧能力。

在银中添加Re元素及其氧化物可以得到性能良好的电接触材料。专利号86107774公开了一种适用中、小负荷低压电器的银基金属氧化物触头材料，含有混合稀土金属、锆、镍和余量银。专利号01131659.4公开了一种银单一或复合重稀土金属氧化物电工触点材料的制备方法，具有工艺简单、无废气废水排放、成本低、适于工业规模生产等优点。专利号99115496.7公开了一种银重稀土金属氧化物电工触点材料，由银、重稀土金属氧化物按一定治金工艺制备所得，其中重稀土金属氧化物含量为5-18％(wt％)。专利(申请号02113216.X)公开了以银粉，稀土镧(La)、铈(Ce)、钇(Y)其中之一的粉末或银和上述稀土元素之一所制备的合金粉末为原料，添加少量的硼(B)、钼(Mo)元素为性能调整元素，以银的氧化物为反应剂，制成为银稀土氧化物电接触材料(丝材)。专利(申请号200510007253.2)公开了一种银-铜-碳-稀土合金材料及其制备方法，它由Ag、Cu、C、稀土元素构成，在Ag-C系列中加入了铜和微量稀土元素，并通过机械合金化材料制备新技术，提供的一种银—铜—碳—稀土合金材料。专利(申请号200710065625.6)公开了一种新型银铜稀土材料，其成分质量百分比(％)：Sn 0.3～0.8，Ce 0.3～0.8，余量AgCu6合金，该材料提高了AgCu6合金电接触材料的耐磨损能力、耐电弧烧蚀性和抗熔焊性能，抑制AgCu合金中CuO的生成，提高材料的抗硫化性能、抗氧化性能、抗金属转移性能，获得低而稳定的接触电阻，从而改善AgCu合金的电接触性能。专利(申请号200710065623.7)公开了一种新型银稀土合金电接触材料，其成分质量百分比(％)：Cu 4～8，Ni 0.5～1.5，余量AgCe0.5合金，该材料提高了AgCe合金电接触材料的耐磨损能力和细化了晶粒，从而改善AgCe合金的力学性能。上述专利(申请)所述的材料用于中低电流工作条件下的电接触材料，不能用做弱电流的滑动电接触材料。

目前，在Ag-Cu-Ni合金在弱电接触材料方面的应用较广，但其耐高温性能需要提高。近年来，随着微电子，机电一体化，家电工业的发展以及精密仪器的需要，对高质量、长寿命、环保的贵/廉金属复合材料的需求不断增大，应用范围也不断扩大。如高速CD、DVD电机所需的换向器材料。当CD、DVD等播放器材置于汽车等设备上，要求其在-40～80℃范围内能保持正常使用并保证长久的使用寿命，在此情况下，传统的换向器材料就不能满足这些性能要求。

发明内容

本发明目的是提供一种用于弱电流的滑动电接触材料。它适合于用作弱电流工作条件下的滑动接点材料，所述材料可以解决弱电滑动接点合金在高温下接触电阻不稳定、接触可靠性降低、硬度和耐磨性低等问题。本发明所述的材料与铜或合金铜等复合后制备的滑动电接触材料，在-40～80℃温度范围内有质量好、寿命长的优点。

本发明的第一种用于弱电流工作条件下(电流≤1A)的滑动电接触材料，由Cu、Ni、Re、Ag组成，各组分的质量百分含量为：Cu为0.1～10.0％；Ni为0.01～0.6％；Re为0.01～0.5％；其余为Ag，组分中的Cu金属粒子、Ni金属粒子、Re金属粒子分散于Ag基体中。

本发明的第二种用于弱电流工作条件下(电流≤1A)的滑动电接触材料，由Cu、Zn、Ni、Re、Ag组成，各组分的质量百分含量为：Cu为0.1～10.0％；Zn为0.1～5.0％；Ni为0.01～0.6％；Re为0.01～0.5％；其余为Ag，组分中的Cu金属粒子、Zn金属粒子、Ni金属粒子、Re金属粒子分散于Ag基体中。

本发明的第三种用于弱电流工作条件下(电流≤1A)的滑动电接触材料，由Cu、Zn、Ni、Pd、Re、Ag组成，各组分的质量百分含量为：Cu为0.1～10.0％；Zn为0.1～5.0％；Ni为0.01～0.6％；Pd为0.1～1.5％；Re为0.01～0.5％；其余为Ag，组分中的Cu金属粒子、Zn金属粒子、Ni金属粒子、Pd金属粒子、Re金属粒子分散于Ag基体中。

其中，Re为Ce或La或Ce和La混合稀土元素等。

本发明中Cu元素主要固溶于α-Ag基体中，另部分Cu以细小粒子形式分布在α-Ag基体中，在用于微特电机、继电器、微型开关时，如典型的应用于向器和刷片时，Cu在换向器表表面还可以还形成CuO，在电接触过程中起到润滑剂以及灭弧等作用；Ni元素以细小粒子形式分布在α-Ag基体中，起到提高材料耐磨性的作用，Ni元素还具有细化晶粒，稳定产品尺寸、强化材料、提高耐磨性等作用；Re(Ce、La等)元素以细小粒子形式分布在α-Ag基体中，同时在材料表面以ReO形式存在可以减少电弧引起的损耗，在表面起到润滑剂作用，减少摩擦力，改善Ag-Cu-Ni合金的高温电接触性能；Zn固溶于α-Ag基体中，起到固溶强化作用，还以ZnO粒子形式存在，可以减少电弧损耗，起到润滑剂，降低摩擦力的作用。该材料通过在Ag-Cu-Ni系合金中添加Re元素，提高了此类电接触材料的耐高温、耐磨损、抗硫化、耐电弧烧蚀性和抗熔焊等性能，获得低而稳定的接触电阻。

本发明所述的用于弱电流的滑动电接触材料与铜或铜合金通过复合成贵/廉金属复合材料，制成微特电机换向器等零件，用于家用电器等的小型直流电动机中。制作换向器具有接触电阻小而稳定、耐电侵蚀及耐机械磨损等性能，在-40～80℃温度范围内有质量好、寿命长的优点。

具体实施方式

按照表1所述的配置，取本发明材料，在真空感应熔炼炉中进行冶炼，采用氩气保护气体，熔炼，铸锭600～700℃/3h，均匀化处理，热轧，表面处理，中轧，500～700℃/1h(真空)中间热处理，精轧，即得本发明所述用于弱电流的滑动电接触材料

表1 本发明的用于弱电流的滑动电接触材料的实施例成分

注：此处Re为含有Ce和La的混合稀土元素

表2 本发明的用于弱电流的滑动电接触材料(加工态)的主要性能

发明所属材料成品与Ag-Cu-Ni系合金的比较例成品相比较，其硬度、抗拉强度有所提高，延伸率略有下降。

采用以上发明材料与铜或铜合金通复合制成二层贵廉金属复合材料，与AgPd30电刷材料配对制成电机，在湿度50％，温度60℃条件下的耐久性实验寿命见表3。

表3 本发明的二层贵廉金属复合材料的耐久性实验寿命

由表3可以看出，本发明的材料与Ag-Cu-Ni材料相比，其耐久寿命得到明显提高。

在二层贵廉金属复合材料上还可复合上Au及其合金形成三层贵廉金属复合材料，用于精密小型电动机，同样具有接触电阻小而稳定、耐电侵蚀及耐机械磨损等性能。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许之更动与改进，因此本发明之保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims

1.用于弱电流的滑动电接触材料，其特征在于由Cu、Ni、Re、Ag组成，各组分的质量百分含量为：

Cu为0.1～10.0％；Ni为0.01～0.6％；Re为0.01～0.5％；其余为Ag；

组分中的Cu金属粒子、Ni金属粒子、Re金属粒子分散于Ag基体中。

2.用于弱电流的滑动电接触材料，其特征在于由Cu、Zn、Ni、Re、Ag组成，各组分的质量百分含量为：

Cu为0.1～10.0％；Zn为0.1～5.0％；Ni为0.01～0.6％；Re为0.01～0.5％；其余为Ag；

组分中的Cu金属粒子、Zn金属粒子、Ni金属粒子、Re金属粒子分散于Ag基体中。

3.用于弱电流的滑动电接触材料，其特征在于由Cu、Zn、Ni、Pd、Re、Ag组成，各组分的质量百分含量为：

Cu为0.1～10.0％；Zn为0.1～5.0％；Ni为0.01～0.5％；Pd为0.1～1.5％；Re为0.01～0.5％；其余为Ag；

组分中的Cu金属粒子、Zn金属粒子、Ni金属粒子、Pd金属粒子、Re金属粒子分散于Ag基体中。

4.根据权利要求1或2或3所述的用于弱电流的滑动电接触材料，其特征在于：所述Re为Ce或La或Ce和La混合稀土元素。