CN101924313B - 银钯/锌白铜层状复合材料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种银钯/锌白铜层状复合材料及制备方法，所述银钯/锌白铜层状复合材料，其特征在于：由表面镀有金属镍的BZn合金与AgPd组成，其中AgPd为工作层，BZn为基层。材料的制备方法为采用氨基磺酸盐连续带材电镀在BZn铜合金表面镀金属镍层；AgPd合金在氮气或氢气或氮气和氢气混合气体的保护气下进行热轧复合。本发明方法在BZn表面镀金属镍层以控制Zn的挥发，减少AgPd层表面Zn的沉积于富集，改善其金属色泽，提高电刷材料的初期使用性能，可以满足高端用户的要求。

Description

银钯/锌白铜层状复合材料及制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于微电机电刷的材料，特别涉及一种银钯/锌白铜层状复合材料及制备方法。

背景技术

银钯合金(下称AgPd)具有优异的电接触性能和耐腐蚀性能，锌白铜(铜锌镍合金，下称BZn)具有较高的强度和弹性等优良性能，二者组成的AgPd/BZn层状复合材料(其中AgPd为工作层，BZn为基层，两种合金之间的斜线“/”表示两者间的界面，下同。)拥有上述两方面的优点，因而成为微特电机中常用的电刷材料。这种复合带材采用热轧复合工艺生产，或者采用冷轧复合生产，但在退火过程中需要经历高温。由于锌白铜中含大量熔点低、易挥发的Zn元素，在加热过程中Zn容易挥发到炉气中，尤其当温度在650℃以上时其挥发严重，这些炉气中的锌会沉积在AgPd表面，形成一层富Zn的合金层，遮盖了AgPd合金本身的金属光泽(银灰色)，显示为较暗的棕色(或咖啡色)，Zn挥发越多，沉积在贵金属表面的量就越多，颜色就越深。同时，在显微镜下还可以观察到该富Zn层导致的垂直于轧制方向的“鱼鳞”形貌。该富Zn层是很薄的，在微电机运行初期的极短时间内就会消失，一般情况下不会影响刷片的工作性能，所以目前微电机行业对这种存在富Zn层的材料是可以接受的。

但是，当BZn中的Zn挥发严重，造成富Zn层中的Zn含量达到13％以上时，对复合材料的性能还是有产生不良影响的可能。首先，BZn中大量Zn挥发后，会造成基层贫Zn，降低其力学性能，特别是在BZn合金成分分布不均匀的情况下，Zn的严重挥发会导致基层产生开裂等现象；其次，AgPd表面Zn含量过高会引起刷片工作初期接触电阻增大，降低微电机的早期使用性能；第三，过高的Zn含量会降低刷片表面的耐腐蚀性，引起新电机启动异常(如启动电流增大等)；最后，Zn对AgPd表面金属光泽的影响导致部分高端用户对AgPd/BZn层状复合材料在电刷领域中使用性能产生怀疑，降低材料的市场竞争力。因此，目前开发了一些技术来减少Zn的沉积量，如机械打磨、提高吹炉强度和频率等，但这些技术或者造成贵金属材料的损失、或者难以保证Zn含量的一致性，所以实用价值不大。有的企业已经通过BZn表面电镀铜来减少Zn挥发，而通过制备金属镍层来控制Zn挥发的技术尚未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种银钯/锌白铜层状复合材料及制备方法，在BZn表面镀金属镍层以控制Zn的挥发，减少AgPd层表面Zn的沉积于富集，改善其金属色泽，提高电刷材料的初期使用性能，可以满足高端用户的要求。

本发明的技术方案是：

银钯/锌白铜层状复合材料，由表面镀有金属镍的BZn合金与AgPd组成，其中AgPd为工作层，BZn为基层。

银钯合金中各成分的重量百分比为：25.0-55.0Pd，余量为Ag。

锌白铜为BZn18-26合金或C7701铜合金。

所述金属镍层厚度为5～0.5μm。

制备银钯/锌白铜层状复合材料的方法，有以下步骤：

清洗BZn合金，采用氨基磺酸盐连续带材电镀在在BZn铜合金表面镀金属镍层；

AgPd合金在600℃-750℃温度下，变形量为30-60％，在氮气或氢气或氮气和氢气混合气体的保护气下进行热轧复合，得到层状复合材料。

银钯合金层全部覆盖锌白铜表面或嵌入(条复)锌白铜表面的槽中。

条复时，在开槽前将金属镍层镀在锌白铜表面。

条复时，也可以在开槽后将金属镍层镀在锌白铜表面。

采用本发明技术方案，由于镍与铜在固态下可以无限互溶，在铜合金表面制备镍覆盖层可获得很好的界面结合强度，在后续生产中不会剥落，因此可以在生产的全过程抑制Zn的挥发，而且镍的熔点很高(约为1453℃)，在生产过程中不会因其自身的挥发对AgPd合金层产生影响。

本发明的优点为：

1)采用本发明的技术在BZn表面制备镍覆盖层以后，用于生产AgPd/BZn复合材料时，可以有效地减少Zn的挥发，从而显著降低AgPd表面的Zn含量，提高AgPd层的表面质量和性能。

2)采用本发明的技术在BZn表面制备镍覆盖层以后，生产复合材料的工艺与采用无金属镍层的基层一致，不需要对工艺和设备进行改动，技术易于掌握和实施。

3)轧制到成品时BZn表面的镍层厚度在0.2μm以下，所以对基层的硬度和整个材料的弹性等力学性能不会产生不利影响。

4)采用本发明所述具有金属镍层的BZn合金生产AgPd/BZn层状复合材料的工艺，与采用无金属镍层的BZn基层材料一致。

本发明在将银钯复合在锌白铜表面前，在锌白铜合金带材表面镀金属镍层，用于防止材料加热过程中锌的挥发，可以减少复合材料中银钯层表面的锌污染，改善银钯/锌白铜层状复合材料表观质量和电接触性能，特别适用于制备微电机电刷。

具体实施方式

取表1中AgPd和BZn材料，按照下述工艺方法的制备本发明所述银钯/锌白铜层状复合材料：

表1

在BZn表面镀金属镍层，采用通常的氨基磺酸盐连续带材电镀方法，以氨基磺酸镍为镀液，以纯镍为阳极，镀液温度在60℃～70℃，电流密度在40～80A/dm²；然后与AgPd合金在600℃～750℃温度范围内，变形量在30～60％之间，氮气或氢气或氮气和氢气混合气体的气氛的保护下进行热轧复合得到层状复合材料，金属镍层厚度为5～0.5μm。轧制成厚约0.06mm的成品带材。用能谱仪测试AgPd层表面的Zn含量，并利用扫描电镜观察测试基层表面的镍覆盖层厚度，比较如下：

实施例1～8的AgPd层表面Zn含量的能谱测试结果及基层表面镍覆盖层厚度见表2，比较例1、2分别是采用无镍覆盖层的BZn合金生产的AgPd30/BZn18-26和AgPd50/BZn18-26复合材料。

表2

表2实施例1-8及比较例试验结果

实施例	Zn，重量％	复合前BZn合金表面镍层厚度，μm	成品带材BZn合金表面镍层厚度，μm
				1	9.35	2.25	0.09
2	8.62	2.25	0.09
				3	9.04	2.5	0.10
4	9.86	3.0	0.12
				5	7.35	2.75	0.11
6	8.89	3.75	0.15
				7	8.37	3.25	0.13
8	7.26	2.25	0.09
				比较例1	18.86	/	0
比较例2	15.56	/	0

结论上述试验结果表明，采用本发明的技术在BZn表面制备镍覆盖层，并用于生产AgPd/BZn复合材料，显著地降低了AgPd表面的Zn含量，使其Zn含量控制在10％以下。

Claims (2)

1.制备银钯/锌白铜层状复合材料的方法，其特征在于，银钯/锌白铜层状复合材料由表面镀有金属镍的BZn合金与AgPd组成，其中AgPd为工作层，BZn为基层，所述制备方法有以下步骤：

清洗BZn合金，采用氨基磺酸盐连续带材电镀法，在BZn铜合金表面镀金属镍层；

以氨基磺酸镍为镀液，以纯镍为阳极，镀液温度在60℃～70℃，电流密度在40～80A/d㎡，AgPd合金在600℃-750℃温度下，变形量为30-60%，在氮气和/或氢气混合气体的保护气下进行热轧复合，得到层状复合材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：银钯合金层全部覆盖锌白铜表面或嵌入锌白铜表面的槽中。