CN105525125A - 一种直流电机换向器用非含银的铜镧合金 - Google Patents

Abstract

一种直流电机换向器用非含银的铜镧合金，其特征在于：按重量含有99.65-99.95％的铜，0.05-0.3％的稀土镧，其余为不可避免的杂质。制备方法为在工频感应炉中升温至1140-1180℃，加入含铜量99.95％的阴极铜板，熔化后，将适量含镧量10-25％的铜镧中间合金放入石墨钟罩内，将铜镧中间合金和石墨钟罩一起加入铜液内，待铜镧中间合金熔化后，再将石墨钟罩取出反复利用；熔化区铜液表面用木炭覆盖，熔铸区用石墨鳞片覆盖。如此反复，直至炉内液面符合要求，停止加料，扒渣，保温1小时左右，开始上引连铸，同时根据前面合金比例适时加料。上引铜镧合金杆经连续挤压、拉拔后制成。该工艺生产的铜镧合金具有更好的硬度、抗拉伸强度和伸长率，成本低、易实现工业化。

Description

一种直流电机换向器用非含银的铜镧合金

技术领域

本发明涉及一种有色金属合金，尤其涉及一种直流电机换向器用非含银的铜镧合金。

背景技术

换向器俗称整流子，是直流电机的重要的部件之一，其作用是通过不断改变电流方向，在电机转子中产生交变电流，从而使电动机持续转动下去。随着微特电机制造技术的发展，电机的转速愈来愈高，体积愈来愈小，电机的电磁负荷增加，负载温升高，因此对换向器材料的要求也越来越苛刻。

换向器用材料的主要要求：(1)尽可能小的电阻；(2)具有较好的化学稳定性，能够抗氧化、抗腐蚀、尤其是耐硫化腐蚀；(3)具有与所配电刷材料相匹配的硬度和耐磨性；(4)有较好的灭电弧能力，导电导热性好，电阻温度系数小，极限电弧系数大；(5)较高的熔点和沸点，较高的蒸汽压。

换向器通常采用铜合金制作，其中铜银合金具有高导电性、高软化温度和较高强度，是电机换向器的新材料。

我国是电机换向器生产大国。随着国内外电机的发展和机电行业的技术进步，换向器市场容量不断增大。目前国内电机换向器用铜银合金的年需求量约2-3万吨左右，并且还不断增长，由此可以推算用银约10-15吨。我国是一个银资源相对贫乏的国家，工业用银很大一部分依赖进口，而大部分工业用银又用于电工材料上；相对而言，我国稀土资源丰富，且稀土纯镧(99％)的市场价格大约只有纯银的百分之一。

发明内容

针对直流电机换向器用材料面临的上述问题，现提供一种直流电机换向器用非含银的铜镧合金。

具体技术方案如下：

本发明第一个方面提供一种直流电机换向器用非含银的铜镧合金，按重量含有99.65-99.95％的铜，0.05-0.3％的稀土镧，其余为不可避免的杂质。优选的所述直流电机换向器用非含银的铜镧合金，其特征在于：按重量含有99.70％-99.90％的铜，0.10-0.25的稀土镧，其余为不可避免的杂质。

优选的所述的直流电机换向器用非含银的铜镧合金的制备方法为：常规上引连铸+连续挤压+高精冷拉方法生产。

优选的所述直流电机换向器用非含银的铜镧合金，硬度为室温下115-120HV。

优选的所述直流电机换向器用非含银的铜镧合金，电导率为95.55-96.65％IACS。

本发明第二个方面是提供一种直流电机换向器用非含银的铜镧合金的制备方法，包括：在工频感应炉中升温至1140-1180℃，加入含铜量99.95％的阴极铜板，熔化后，将适量含镧量10-25％的铜镧中间合金放入石墨钟罩内，将铜镧中间合金和石墨钟罩一起加入铜液内，待铜镧中间合金熔化后，再将石墨钟罩取出反复利用；熔化区铜液表面用木炭覆盖，熔铸区用石墨鳞片覆盖。如此反复，直至炉内液面符合要求，停止加料，扒渣，保温1小时左右，开始上引连铸，同事根据前面合金比例适时加料。上引铜镧合金杆经连续挤压、拉拔制成。

本发明含稀土镧的铜合金设计依据及镧含量范围的限定理由如下：

稀土加入铜中具有细化晶粒的效果，并且具有造渣、净化铜液的作用，可明显改善铸锭组织和加工性能；稀土在铜中可使铜的再结晶温度提高100℃以上，从而提高铜镧的耐高温强度，可起到铜银合金的类似效果；稀土具有脱氧、脱硫的作用，有利于降低氧和硫在铜中的有害影响；稀土可改善铜合金的抗氧化能力。

加入适量的稀土(0.03-0.3％)，对铜的导电性能影响很小，但加入过量稀土(＞0.3％)，会形成稀土氧化物，残留在熔体中形成所谓的“粘渣”现象，降低铜的流动性，影响铸造性能和制品表面质量。另外加入方法要正确，否则也容易导致“粘渣”。加入稀土要考虑烧损、净化和合金化作用量。选用合适的加入比例，可提高铜合金的抗拉强度、硬度、高温强度和耐磨性、耐热性，可以替代铜银合金而节约昂贵的金属银。

因此，本发明提供的铜镧合金具有更好的硬度、抗拉伸强度和伸长率，成本低、易实现工业化。

具体实施方式

实施例一

按本发明的成分要求配置铜镧合金原料，稀土镧(重量百分比)：0.15％，铜(重量百分比)99.80％，其它为不可避免的杂质。选用含镧10-25％的铜镧中间合金(考虑中间合金烧损率15-25％)，阴极铜板含铜量99.95％。在工频感应炉中升温至1140℃-1180℃时，加电解铜99.25公斤，熔化后将适量铜镧中间合金放入石墨钟罩内，连同石墨钟罩一起加入铜液内，待中间合金熔化后再将石墨钟罩取出重复利用；熔化区铜液表面用木炭覆盖，铸造区用石墨鳞片覆盖。如此反复，直至炉内液位符合要求，停止加料，扒渣，保温1小时左右，开始上引连续铸造，同时根据前面合金比例适时加料。上引铜镧合金杆经连续挤压、拉拔后进行性能检测，检测结果列入表1。

实施例二

按本发明的成分要求配置铜镧合金原料，稀土镧(重量百分比)：0.21％，铜(重量百分比)99.75％，其它为不可避免的杂质。选用含镧10-25％的铜镧中间合金(考虑中间合金烧损率15-25％)，阴极铜板含铜量99.95％。在工频感应炉中升温至1140℃-1180℃时，加电解铜99.25公斤，熔化后将适量铜镧中间合金放入石墨钟罩内，连同石墨钟罩一起加入铜液内，待中间合金熔化后再将石墨钟罩取出重复利用；熔化区铜液表面用木炭覆盖，铸造区用石墨鳞片覆盖。如此反复，直至炉内液位符合要求，停止加料，扒渣，保温1小时左右，开始上引连续铸造，同时根据前面合金比例适时加料。上引铜镧合金杆经连续挤压、拉拔后进行性能检测，检测结果列入表1。

表1

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种直流电机换向器用非含银的铜镧合金，其特征在于：按重量含有99.65-99.95％的铜，0.05-0.3％的稀土镧，其余为不可避免的杂质。

2.如权利要求1所述直流电机换向器用非含银的铜镧合金，其特征在于：按重量含有99.70％-99.90％的铜，0.10-0.25的稀土镧，其余为不可避免的杂质。

3.如权利要求1所述的直流电机换向器用非含银的铜镧合金的制备方法为：常规上引连铸+连续挤压+高精冷拉方法生产。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：在工频感应炉中升温至1140-1180℃，加入含铜量99.95％的阴极铜板，熔化后，将适量含镧量10-25％的铜镧中间合金放入石墨钟罩内，将铜镧中间合金和石墨钟罩一起加入铜液内，待铜镧中间合金熔化后，再将石墨钟罩取出反复利用；熔化区铜液表面用木炭覆盖，熔铸区用石墨鳞片覆盖；如此反复，直至炉内液面符合要求，停止加料，扒渣，保温1小时左右，开始上引连铸，同时根据前面合金比例适时加料。上引铜镧合金杆经连续挤压、拉拔后制成。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的直流电机换向器用非含银的铜镧合金，电导率达95.55-96.65％IACS,室温下硬度达115-120HV。

6.一种如权利要求1所述的直流电机换向器用非含银的铜镧合金的生产方法，其特征在于：在工频感应炉中升温至1140-1180℃，加入含铜量99.95％的阴极铜板，熔化后，将适量含镧量10-25％的铜镧中间合金放入石墨钟罩内，将铜镧中间合金和石墨钟罩一起加入铜液内，待铜镧中间合金熔化后，再将石墨钟罩取出反复利用；熔化区铜液表面用木炭覆盖，熔铸区用石墨鳞片覆盖；如此反复，直至炉内液面符合要求，停止加料，扒渣，保温1小时左右，开始上引连铸，同时根据前面合金比例适时加料。上引铜镧合金杆经连续挤压、拉拔和制成。