CN103572090B - 一种弹片式微电机导电簧片用复合金属材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种弹片式微电机导电簧片用复合金属材料，解决了现有技术的用于导电簧片的铍青铜成本高，材料本身性能不够稳定，不宜长时间在较高温度下工作，且会对人体和环境造成危害，抗塑性变形能力差的问题，其由以下质量百分比的成分组成：铬12~18%，锰0.3~0.9%，碳1~2%，硅2~3%，镍0.3~0.5%，银1.2~1.8%，锆0.08~0.2%，钼0.1~0.2%，余量为铜及不可避免的杂质元素。本发明的复合金属材料性能稳定，成本低，热加工性能好，安全环保，韧性与硬度到达完美统一，机械性能与导电率较铍青铜更佳，能完全替代铍青铜作为导电簧片的材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种微电机用复合金属材料，尤其是涉及一种弹片式微电机导电簧片用复合金属材料。
背景技术
弹片式微电机，其电能的输入，主要通过导电簧片传送到电刷，再通过与电刷弹性接触的换向器上的换向片到达线包，从而使转轴转动，最终使电机工作。
弹片式微电机一般包括定子组件、转子组件和端盖组件，其中，端盖组件包括端盖1（如图1所示），所述端盖内侧设有两个电刷2，端盖外侧对称固定有两个导电簧片3，所述导电簧片之间设有支撑骨架4，所述支撑骨架4与端盖的外侧面固定连接，导电簧片3与电刷2电连接。
目前弹片式微电机上的导电簧片一般都由铍青铜制成。铍青铜作为一种弹性合金，具有强度和弹性极限高、高温抗应力松弛能力强等优点，但铍是一种稀有金属，价格昂贵，造成铍青铜成本较高；铍青铜在生产过程中产生的铍的氧化物或粉尘有剧毒，会对人体造成严重危害，同时对环境造成非常严重的污染；此外，铍青铜材料热加工性能差，且材料本身性能不够稳定，不宜长时间在较高温度下工作，而微电机在运行时，电刷与换向片摩擦所产生的热量会直接传递到导电簧片上使导电簧片温度升高，这样便很容易造成导电簧片与外部电路之间的电接触性能不够稳定，影响微电机的使用寿命。因此，寻找一种无污染、高性能且成本低的合金材料来代替铍青铜作为导电簧片的金属材料是十分必要的。
发明内容
本发明是为了解决现有技术的用于导电簧片的铍青铜成本高，材料本身性能不够稳定，不宜长时间在较高温度下工作，且会对人体和环境造成危害，抗塑性变形能力差的问题，提供了一种弹片式微电机导电簧片用复合金属材料，本发明的复合金属材料性能稳定，成本低，热加工性能与弹性好，安全环保，且机械性能与导电率较铍青铜更佳，能完全替代铍青铜作为导电簧片的材料。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种弹片式微电机导电簧片用复合金属材料，所述复合金属材料由以下质量百分比的成分组成：铬12-18%，锰0.3-0.9%，碳1-2%，硅2-3%，镍0.3-0.5%，银1.2-1.8%，锆0.08-0.2%，钼0.1-0.2%，余量为铜及不可避免的杂质元素。本发明中，碳含量控制在1-2%，既能保证本发明复合金属材料的强度，又不影响其弹性；铬能提高复合金属材料的淬透性，本发明中铬的含量控制在12-18%，既能提高复合金属材料的硬度，又不会影响其弹性；硅元素能提高本发明复合金属材料的强度与抗疲劳性能，同时硅与锰起着联合脱氧的作用，能降低复合金属材料中的杂质氧的含量，并且当硅含量控制在2-3%的时，可以增强复合金属材料的塑性；镍可以使晶粒细化，能提高复合金属材料的屈服强度，并且镍与钼的协同配合能进一步提高复合金属材料的淬透性，从而进一步提高强度和硬度，特别是冲击韧性明显提高；银则能提高合金导热性能与抗疲劳性能，不仅有利于电机内部热量的散出，同时使合金的塑性得到大大提高，从而使导电簧片与外部回路能始终保持紧密电接触，提高可靠性；锆在铜基体中的固溶度极低，因此能在时效中形成高度弥散的粒子以强化合金，同时锆的加入还意外地提高了合金的导电率；本发明中杂质元素的含量一般控制在0.5%以下。本发明的复合金属材料性能稳定，成本低，热加工性能好，安全环保，韧性与硬度到达完美统一，机械性能与导电率较铍青铜更佳，能完全替代铍青铜作为导电簧片的材料。
作为优选，所述复合金属材料由以下质量百分比的成分组成：铬14-16%，锰0.4-0.7%，碳1.5-1.8%，硅2.2-2.5%，镍0.4-0.45%，银1.4-1.7%，锆0.09-0.13%，钼0.15-0.18%，余量为铜及不可避免的杂质元素。
作为优选，所述复合金属材料由以下质量百分比的成分组成：铬15%，锰0.6%，碳1.6%，硅2.3%，镍0.45%，银1.5%，锆0.1%，钼0.16%，余量为铜及不可避免的杂质元素。
因此，本发明的有益效果是：本发明的复合金属材料性能稳定，成本低，热加工性能好，安全环保，韧性与硬度到达完美统一，机械性能与导电率较铍青铜更佳，能完全替代铍青铜作为导电簧片的材料。
附图说明
图1是现有弹片式微电机端盖组件中端盖、电刷、支撑骨架及导电簧片的一种装配示意图。
图中：端盖1，电刷2，导电簧片3，支撑骨架4。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明做进一步的描述。
本发明的复合金属材料可用市售的纯金属和中间合金通过真空熔炼制备得到，其步骤为真空感应熔炼→热加工→固溶淬火→冷加工→时效→冷加工，真空熔炼为常规的熔炼方法，故不在此赘述，将得到的复合金属材料冲压成型即可得到导电簧片。
实施例1
一种弹片式微电机导电簧片用复合金属材料，由以下质量百分比的成分组成：铬12%，锰0.3%，碳1%，硅3%，镍0.5%，银1.8%，锆0.08%，钼0.1%，余量为铜及不可避免的杂质元素。
实施例2
一种弹片式微电机导电簧片用复合金属材料，由以下质量百分比的成分组成：铬13%，锰0.8%，碳1.4%，硅2.1%，镍0.35%，银1.3%，锆0.12%，钼0.13%，余量为铜及不可避免的杂质元素。
实施例3
一种弹片式微电机导电簧片用复合金属材料，由以下质量百分比的成分组成：铬18%，锰0.9%，碳2%，硅2%，镍0.3%，银1.2%，锆0.2%，钼0.2%，余量为铜及不可避免的杂质元素。
实施例4
一种弹片式微电机导电簧片用复合金属材料，由以下质量百分比的成分组成：铬14%，锰0.4%，碳1.5%，硅2.2%，镍0.44%，银1.7%，锆0.09%，钼0.15%，余量为铜及不可避免的杂质元素。
实施例5
一种弹片式微电机导电簧片用复合金属材料，由以下质量百分比的成分组成：铬14.5%，锰0.5%，碳1.7%，硅2.3%，镍0.42%，银1.6%，锆0.11%，钼0.17%，余量为铜及不可避免的杂质元素。
实施例6
一种弹片式微电机导电簧片用复合金属材料，由以下质量百分比的成分组成：铬16%，锰0.7%，碳1.8%，硅2.5%，镍0.4%，银1.4%，锆0.13%，钼0.18%，余量为铜及不可避免的杂质元素。
实施例7
一种弹片式微电机导电簧片用复合金属材料，由以下质量百分比的成分组成：铬15%，锰0.6%，碳1.6%，硅2.3%，镍0.45%，银1.5%，锆0.1%，钼0.16%，余量为铜及不可避免的杂质元素。
对比例
以QBe1.9铍青铜作为对比例，QBe1.9铍青铜中各成分为：铝 ：0.15%，铁 ：0.15%，铅：0.005%，铍：1.85-2.1%，镍 ：0.2-0.4%，硅：0.15%，钛：0.1-0.25%，杂质：0.5%，铜 ：余量。
本发明各实施例得到的复合金属材料与对比例QBe1.9铍青铜的物理性能测试如表1所示。
表1 各实施例复合金属材料与对比例QBe1.9铍青铜的物理性能测试结果
| 项目 | 抗拉强度（MPa） | 维氏硬度（HV） | 延伸率 δ5(%) | 导电率 (%)IACS | 导热率（w/m.k20℃） | 塑性变形率（%） |
| 实施例1 | 720-760 | 250-280 | 30-35 | 35-40 | 170-210 | 25-30 |
| 实施例2 | 720-760 | 255-280 | 30-40 | 35-45 | 170-200 | 25-30 |
| 实施例3 | 730-760 | 250-290 | 25-30 | 30-40 | 175-210 | 25-30 |
| 实施例4 | 700-740 | 260-300 | 40-45 | 40-50 | 185-225 | 15-25 |
| 实施例5 | 750-790 | 255-300 | 40-50 | 40-45 | 190-220 | 20-25 |
| 实施例6 | 750-800 | 260-300 | 40-50 | 40-45 | 180-230 | 15-20 |
| 实施例7 | 760-820 | 300-360 | 45-55 | 45-60 | 205-300 | 10-15 |
| 对比例 | 630-665 | 190-200 | 6-9 | 19-20 | 105-120 | 35-40 |
从表1可以明显看出，本发明复合金属材料的抗拉强度、维氏硬度及延伸率均明显优于对比例的QBe1.9铍青铜，而塑性变形率小于对比例的QBe1.9铍青铜，也就是说本发明复合金属材料的力学性能与塑性更为优异，材料的强度更高，抗塑性变形能力强，此外，本发明复合金属材料具有较QBe1.9铍青铜更为优异的导电率与导热率，性能更为稳定，使用可靠性好。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (3)
1.一种弹片式微电机导电簧片用复合金属材料，其特征在于，所述复合金属材料由以下质量百分比的成分组成：铬12-18%，锰0.3-0.9%，碳1-2%，硅2-3%，镍0.3-0.5%，银1.2-1.8%，锆0.08-0.2%，钼0.1-0.2%，余量为铜及不可避免的杂质元素。
2.根据权利要求1所述的一种弹片式微电机导电簧片用复合金属材料，其特征在于，所述复合金属材料由以下质量百分比的成分组成：铬14-16%，锰0.4-0.7%，碳1.5-1.8%，硅2.2-2.5%，镍0.4-0.45%，银1.4-1.7%，锆0.09-0.13%，钼0.15-0.18%，余量为铜及不可避免的杂质元素。
3.根据权利要求1或2所述的一种弹片式微电机导电簧片用复合金属材料，其特征在于，所述复合金属材料由以下质量百分比的成分组成：铬15%，锰0.6%，碳1.6%，硅2.3%，镍0.45%，银1.5%，锆0.1%，钼0.16%，余量为铜及不可避免的杂质元素。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 322118 Hengdian Industrial Zone, Jinhua, Zhejiang, China (head of bridge), Dongyang Patentee after: ZHEJIANG DONGYANG DONGCI CHENGJI ELECTRONIC Co.,Ltd. Address before: 322118 Hengdian Industrial Zone, Jinhua, Zhejiang, China () Patentee before: Chengji Electro-Mechanics Co.,Ltd. |
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A composite metal material for conductive reed of elastic sheet micromotor Effective date of registration: 20210804 Granted publication date: 20150617 Pledgee: Dongyang Branch of China Construction Bank Co.,Ltd. Pledgor: ZHEJIANG DONGYANG DONGCI CHENGJI ELECTRONIC Co.,Ltd. Registration number: Y2021330001067 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20230628 Granted publication date: 20150617 Pledgee: Dongyang Branch of China Construction Bank Co.,Ltd. Pledgor: ZHEJIANG DONGYANG DONGCI CHENGJI ELECTRONIC Co.,Ltd. Registration number: Y2021330001067 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |