CN101645573A - 银铜镍稀土复合材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于制造微电机换向器元件的银铜镍稀土复合材料，包括铜层、镶嵌复合在铜层上的银合金层，其特征在于银合金层为含3～8％的Cu、0.5～1.5％的Ni、0.2～0.8％的Ce、余量为Ag的银合金。银合金层(1)镶嵌复合在铜层(2)的部分表面上。该材料具有优异的耐磨损能力、耐电弧烧蚀性、抗熔焊性能、抗金属转移性能和低而稳定的接触电阻。该材料制成微电机换向器元件，适用于视听电子设备、办公自动化设备、通信设备、汽车及家用电器制造业、电动玩具等电子器件。

Description

银铜镍稀土复合材料

技术领域

本发明涉及电接触复合材料，特别是涉及用于开发微电机换向器用环保型复合导电材料。

背景技术

直流微电机是视听电子设备、办公自动化设备、通信设备、汽车及家电制造业不可缺少的电子器件。直流微电机采用三极换向器与电刷滑动接触，实现电力传输维持电机运转。换向器与电刷的工作状况对电机的稳定性和使用寿命有着举足轻重的影响。

20世纪后期，贵金属复合材料的问世和大批量生产，使微电机换向器材料发生了根本性的变化。以贵金属复层优良的电接触性能和贱金属基带较好的机械性能和导电导热性能的组合来取代单一金属或合金，从而获得质优价廉的最佳效果，因此得到了迅速推广应用，为微电机产业的发展起到了有力的推动作用。

目前使用贵/贱金属复合材料主要有AgCd/Cu、AgCu/Cu、AgCuNi/Cu、AgCuZnNi/Cu等系列复合材料。由于Cd有毒，AgCd/Cu已逐渐淘汰，AgCu/Cu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，可靠性降低，同时，其硬度和耐磨性也较低，银铜合金有偏析倾向，添加适当的Ni形成AgCuNi合金，可显著减少其偏析，再添加适当的Zn形成AgCuZnNi合金，可改善其耐磨性和耐腐蚀性，但该类复合材料的电寿命不足，特别是在较高温度使用时，耐磨性能及使用寿命有所降低。

国内发明专利申请公开说明书“一种电接触复合材料(公开号：CN1468707，公开日：2004年1月21日)”，公开的用于制造电器元件的电接触复合材料，由铜合金层、复合在铜合金层上的银合金层构成。其中，银合金层由含有0.10~6.00％Zn、0.10~15.00％Cu、0.05~2.00％Ni和余量Ag的合金制成。银合金层层叠复合在铜合金层的全部表面上，或者镶嵌复合在铜合金层的部分表面上。该发明的复合材料导电、导热和机械强度性能与原有材料相当，用于微小电机的换向器、开关和电插接件等，使用中对环境无污染，并具有灭弧作用。该文献公开的复合材料的成分含量与本发明不同，且未涉及材料的电学性能，材料的成分及含量变化直接影响材料的性能。由于都是开发微电机换向器用环保型复合材料，则材料的结构和用途一致是合理的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种银铜镍稀土复合材料，它具有优异的耐磨损能力、耐电弧烧蚀性、抗熔焊性能、抗金属转移性能和低而稳定的接触电阻。该材料制成微电机换向器元件，适用于视听电子设备、办公自动化设备、通信设备、汽车及家用电器制造业、电动玩具等电子器件。

本发明所述的银铜镍稀土复合材料，包括铜层、镶嵌复合在铜层上的银合金层；银合金层为3~8％的Cu、0.5~1.5％的Ni、0.2~0.8％的Ce、余量为Ag的银合金。该材料具有优异的耐磨损能力、耐电弧烧蚀性、抗熔焊性能、抗金属转移性能和低而稳定的接触电阻。该材料制成微电机换向器元件，适用于视听电子设备、办公自动化设备、通信设备、汽车及家用电器制造业、电动玩具等电子器件。

本发明的AgCuNiCe/Cu复合材料由基体层Cu、复层AgCuNiCe组成，银合金层镶嵌复合在铜层的部分表面上，即将银合金带材镶嵌在铜带材上开出与其厚度和宽度相适中的槽中，采用室温轧制复合四步工艺法，即表面处理——轧制复合——扩散退火——精密轧制，制备AgCuNiCe/Cu镶嵌复合材料。本发明采用带式法可以生产成卷的复合材料，实现了复合材料的连续化生产，大大提高了生产效率。

本发明的有益效果是：

1、本发明提供的AgCuNiCe/Cu复合材料不含Cd，无毒，是环保材料。

2、本发明提供的AgCuNiCe/Cu复合材料具有优异的电接触性能，使用寿命长。其原因是：AgCuNi合金中添加微量的Ce，在电弧的作用下，AgCuNi合金中的金属间化合物Ag5Ce首先分解Ag、Ce，消耗了电弧热，抑制了接点材料的温升，具有一定的灭弧作用，同时，Ce与O2形成表面氧化物强化相，提高了材料抗金属转移能力，保护银基体少受电弧的侵蚀，提高了材料的耐电弧烧蚀性和抗熔焊性能。

附图说明

图1为本发明的示意图。

图1中(1)表示银合金层，(2)表示铜层。

具体实施方式

如图1，本发明包括铜层、镶嵌复合在铜层上的银合金层，其特征在于银合金层为含银合金层为3~8％的Cu、0.5~1.5％的Ni、0.2~0.8％的Ce、余量为Ag的银合金。银合金层(1)镶嵌复合在铜层(2)的部分表面上。

制备方法是：将含4％的Cu、0.5％的Ni、0.5％的Ce、余量为Ag的银合金(如表1中实施例3)带材镶嵌在铜合金带材上开出与其厚度和宽度相适中的槽中，采用室温轧制复合四步工艺法，即表面处理——轧制复合——扩散退火——精密轧制，制备AgCuNiCe/Cu复合材料。

本发明的AgCuNiCe/Cu复合材料与AgPd30/Cu电刷材料配对装配在微电机上，在湿度50％，温度60℃条件下的耐久性实验寿命见表1。

表1本发明的AgCuNiCe/Cu复合材料的耐久性实验寿命与原有材料对比

注：AgCuNiCe6-1-0.5/Cu复合材料标识说明：含6％的Cu、1％的Ni、0.5％的Ce，余量为Ag的银合金，与Cu复合构成的AgCuNiCe6-1-0.5/Cu复合材料。

Claims (4)

1、一种银铜镍稀土复合材料，包括铜层、镶嵌复合在铜层上的银合金层，其特征在于银合金层为含3~8％的Cu、0.5~1.5％的Ni、0.2~0.8％的Ce、余量为Ag的银合金。

2、根据权利要求1所述的一种银铜镍稀土复合材料，其特征在于银合金层(1)镶嵌复合在铜层(2)的表面上。

3、根据权利要求1所述的一种银铜镍稀土复合材料，其特征在于所述银合金层镶嵌复合在铜层的部分表面上，是将银合金带材镶嵌在铜带材上开出与其厚度和宽度相适中的槽中。

4、权利要求1所述的银铜镍稀土复合材料作为在视听电子设备、办公自动化设备、通信设备或汽车及家用电器制造业中制备微电机换向器元件中的应用。