[发明专利]高稀土含量的滑动电接触材料

说明书

技术领域

本发明涉及电接触材料技术，特别是一种高稀土元素含量的滑动电接触材料，该滑动电接触材料为具有优良组织的银基电接触材料，可作为微电机换向器的滑动触头合金材料使用。

背景技术

微电机作为先进制造技术和新型电子信息技术紧密结合的高新技术产品，是视听电子设备、办公自动化设备、通信设备、汽车及家用电器制造业不可或缺的电子器件。换向器是微电机的核心元件之一，它与电刷配合，实现电流换向，推动电机运转。在实际工作条件下，换向器承受滑动磨损和电弧侵蚀的双重作用，同时还受到环境气氛中各种腐蚀介质的影响。因此,换向器材料需要具备良好的导电性、低接触电阻、耐腐蚀、抗氧化、耐磨损和耐电弧损伤等优良性能。

早期使用的含Cd的换向器材料，由于Cd毒对人体及环境的影响，已逐渐退出历史舞台。AgCd材料逐渐被AgCuNi材料替代，合金中加入少量的Ni能进一步提高材料的抗电弧侵蚀性能，但是AgCuNi材料在使用的过程中存在使用寿命短、稳定性差的问题。随着直流电机向微型化、高性能、长寿命等方向发展，现有材料的品质也需要不断改善，以满足市场的新要求。由于稀土元素的特殊性质，在AgCuNi合金的基础上添加一种或几种稀土元素，不仅可以提高合金的耐磨性及其高温稳定性，还可以提高抗电蚀能力和灭弧能力。

公开号为CN101246758A的滑动电接触材料为 Ag-Cu-Ni-Re或Ag-Cu-Zn-Ni-Re或Ag-Cu-Pd-Zn-Ni-Re合金，其中Re含量为0.01~0.5%，用于弱电流的滑动电接触材料。该材料提高了滑动接点的高温稳定性以及硬度和耐磨性。公开号为CN101217226A的一种新型银铜镍镁弱电接触材料，其在Ag-Cu-Ni系合金中添加Mg元素，其中Cu0.1~10.0%，Zn0.1~5.0%，Ni0.01~0.6%，Mg0.01~1.0%，通过添加Mg元素提高了电接触材料的耐高温、耐磨损、抗硫化、耐电弧烧蚀性和抗熔焊等性能，获得低而稳定的接触电阻，适合于用作弱电流工作条件下的滑动接点材料。公开号为CN101510473A的发明申请为银、铜、铈三元银合金，涉及中、小负荷低压电气的分段触头和滑动触头合金材料，其成分为3~10%Cu，0.3~0.7%Ce，余量Ag，该材料具有使用寿命长的特点。公开号为CN101676422A的发明申请提出一种滑动电接触材料，于PdCuNiAg合金中添加稀土元素的用于直流电动机的换向器材料，其中，Pd0.5~1.5%，Cu3.0~9.0%，Ni0.2~0.9%，稀土元素0.02~0.5%，余量为Ag，该材料具有良好的耐磨性和抗电弧能力。以上电接触材料多在弱电流条件下使用，均是通过真空感应炉熔炼工艺，熔炼的过程中利用氩气保护，由于所添加合金元素之间物理性能差异较大，熔炼中容易造成成分偏析以及成分不均匀等缺点，特别是Ag合金在熔炼时容易使铸锭产生气泡、缩松和缩孔，合金元素的加入，又容易造成铸锭夹杂。目前，在真空下条件、利用外场技术制备Ag合金滑动电接触材料的技术及产品还未见相关文献披露。

发明内容

为避免现有技术存在的上述不足，本发明提供一种高稀土元素含量的滑动电接触材料，其采用在真空下合金熔铸过程中施加外场等技术措施，有效控制了偏析，使得成分均匀，是组织优良的银基电接触材料，可作为微电机换向器的滑动触头合金材料使用。

本发明的高稀土元素含量的滑动电接触材料，其特征是：该滑动电接触材料为Ag、Cu、Ni和Re合金材料，各成分含量分别为Cu 4 Wt%，Ni 0.5 Wt%，Re 0.6 -2.2 Wt%，其余为Ag；其中，Ni元素以粒径为3-8μm的球状粒子形式分布于Ag基体中；Cu元素以粒子形式均匀分布于Ag基体中；Re元素部分固溶于Ag基体中，部分以（AgCu）xRe化合物形式在晶界附近析出。

其中，所述Re元素最好为Y元素、La元素 或Y和La混合稀土元素。

所述Re元素为Y和La混合稀土元素，含量少的一种Re元素和另一种Re元素的重量比为1：1.25-7。

本发明滑动电接触材料的变形态显微硬度为HV164-198，退火态显微硬度为HV69-102，退火态电阻率为1.95-2.20 μΩ·cm。

本发明滑动电接触材料是由真空感应炉熔炼，在氩气保护下、磁场强度为50-300mT的中频磁场中经水冷铜铸型浇注成铸锭，再经热轧、表面处理及中轧，中间真空热处理后精轧或精拉成型。