[发明专利]含碱金属和钯的银基滑动电接触材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种滑动电接触合金，具体涉及一种含碱金属和钯的银基滑动电接触材料。

背景技术

换向器和电刷片是小型直流电动机的核心部件，工作中其承受的主要载荷是载电条件下的滑动摩擦，但是在电流换向的瞬间，换向器和电刷片会断开，因此存在着“闭合开断”的变换，随着电机转速的升高，这一变换频率提高，由此产生的电弧作用不容忽视。电接触材料也因此而承受载电摩擦和电弧侵蚀的双重作用。前者造成材料的机械磨损，后者造成材料高温下的熔化、飞溅和熔焊等损伤。

直流电动机换向器的机械磨损形式主要是粘着磨损和磨粒磨损。通常磨粒磨损是比较轻微的，对电动机寿命不会造成显著影响。而粘着磨损通常引起换向器表面材料的快速流失以及向刷片表面的转移，大大降低其寿命，严重时会由于换向器和刷片的粘着而对电动机的运转产生附加阻力或对刷片产生附加拉应力，降低电动机的电机转换效率，有时还引起刷片断裂。由于换向器与刷片均为含银合金，二者冶金相容性好，金属表面直接接触时产生严重粘着磨损的危险增大。

电弧对换向器材料的损伤主要集中在极片之间的沟槽附近。它一方面使材料温度急剧升高而发生软化甚至熔化，极大地加速磨损过程，造成极片边缘材料很快损耗；另一方面使聚集在沟槽附近的磨屑颗粒表面熔化而相互焊接，或者造成磨屑颗粒的烧结，从而使小颗粒固结成大颗粒，并与换向器极片边缘形成冶金连接，造成极片早期短路，致使微电机死机。

此外，若电机的工作环境温度、湿度较高，或含有腐蚀性介质，则容易造成材料表面腐蚀，增大接触电阻，进一步加大接触面温升和磨损速率。因此严重影响了直流电动机的寿命和稳定性。

针对微电机换向器材料的工作条件和损伤特点，改进电接触合金的成分设计是提高换向器寿命的必由之路，目前已经报道了很多成果，其中在银合金中添加钯对于改善换向器在高温、高湿或有腐蚀性介质下的性能具有较好的效果。因此中国专利(公开号)CN1048817C发明了含钯的AgPdCuNi、AuAgPdCu等电接触合金，中国专利(公开号)CN 1231002C发明了AgZnPd、AgZnPdCu、AgZnPdNi和AgZnPdCuNi含钯合金。但是，随着技术的进步，各类电子产品不断向小型化、高精度和高可靠方向发展，对直流电动机的换向器材料性能要求也日益提高，现有银基含钯合金的耐磨和耐电弧等性能已经难以充分满足长寿命以及寿命期内的高稳定性要求，在寿命试验中转速波动大、波形不良、早期死机等现象时有发生。

发明内容

本发明的目的，是提供一种含碱金属和钯的银基滑动电接触材料。在现有AgCuPdNi和AgCuPdZnNi合金中进一步添加碱金属锂、钠、钾中的一种或几种，有良好的耐腐蚀、自润滑和灭弧性能，且高温、高湿使用性能优良，用于制作直流电动机的换向器，可以提高换向器的使用寿命、接触稳定性及可靠性，改善高温、高湿等恶劣条件下的使用性能，满足直流电动机小型化的需要。

本发明的技术方案是：

本发明的第一种含碱金属和钯的银基滑动电接触材料中Cu为1.0-8.0质量百分含量；Ni为0.1-1.0质量百分含量；Pd为0.1-2.0质量百分含量；0.01～3.0质量百分含量的Li、Na、K三种元素中的任一种；余量为Ag。

本发明的第二种含碱金属和钯的银基滑动电接触材料中Cu为1.0～8.0质量百分含量；Ni为0.1-1.0质量百分含量；Pd为0.1-2.0质量百分含量；Li、Na、K三种元素中的任两种，两种元素的质量百分含量不超过3.0％；余量为Ag。

本发明的第三种含碱金属和钯的银基滑动电接触材料中Cu为1.0～8.0质量百分含量；Ni为0.1-1.0质量百分含量；Pd为0.1-2.0质量百分含量；Li、Na、K三种元素质量百分含量不超过3.0％，余量为Ag。

本发明的第四种含碱金属和钯的银基滑动电接触材料中Cu为1.0～8.0质量百分含量；Ni为0.1-1.0质量百分含量；Zn为0.1-5.0质量百分含量；Pd为0.1-2.0质量百分含量；0.01～3.0质量百分含量的Li、Na、K三种元素中的任一种；余量为Ag。

本发明的第五种含碱金属和钯的银基滑动电接触材料中Cu为1.0～8.0质量百分含量；Ni为0.1-1.0质量百分含量；Zn为0.1-5.0质量百分含量；Pd为0.1-2.0质量百分含量；Li、Na、K三种元素中的任两种，两种元素的质量百分含量不超过3.0％；余量为Ag。