[发明专利]Au基摩擦副配对材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种Au基摩擦副配对材料，属于金属材料领域。 

背景技术

雷达、速率转台、陀螺仪表、惯性平台等电子器件中经常采用导电环和电刷匹配的滑动式电接触装置进行功率和信号的传输。特别是军用装备要求这种电接触装置可靠性高, 使用寿命长，即要求导电环和电刷材料的导电性好、抗电侵蚀、抗环境气氛腐蚀、抗磨损。为了满足长寿命、可靠接触等要求, 导电环和电刷一般都采用贵金属材料。 

金基合金具有优良的化学和电学性能，低而稳定的接触电阻，低的噪音电平以及良好的抗有机气氛污染能力，因此以金为基的滑动接触材料得到广泛重视。 

国内目前配对使用的导电环和电刷材料多沿用国外的设计。导电环主要采用AuAgCu35-5，电刷丝主要采用AuNi、AuNiGd、PtIr等。上述材料在使用过程中暴露的问题有：（1）AuAgCu35-5在使用和放置一段时间后，存在硫化现象；（2）PtIr合金在传输电能时会产生褐粉转移；（3）AuNi（AuNiGd）在与AuAgCu35-5配对使用中发生金属转移现象；（4）材料使用的状态不合理，导电滑环及导电刷匹配不恰当，导致抗电烧蚀和耐机械磨损性能不足，磨屑导致滑环间短路。 

目前国内高可靠金基合金导电摩擦副的研发较为落后，对导电环和刷丝间的匹配未进行系统研究，且使用的金基合金基本为冷加工状态，可时效强化的金基合金体系及其使用性能也未进行系统研究。 

随着军用装备的发展，对电接触装置的可靠性及工作寿命提出了更高的要求，为之配套的摩擦副的性能也在不断提高。国内外为提高导电环和电刷的接触稳定性及工作寿命，工作主要从两方面进行：一是通过改变Au基组元配比或增加组元来提高导电环和电刷材料本身的性能；二是通过实验寻找最佳匹配。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有匹配材料的不足，在提高材料的耐腐蚀性、硬度、强度、抗熔焊性和材料转移能力的同时，通过匹配，从而提高导电环和电刷的接触稳定性及工作寿命。 

本发明的目的是提高导电环材料中的Au含量（≥70wt%），从而改善AuAgCu合金耐腐蚀性能。 

本发明的目的是提高Au基电刷材料的硬度、强度、抗熔焊性和材料转移能力，在Au中添加Cu 、Pt、Ag 、In等元素，各种添加元素的作用如下：（1）Cu加入Au中在慢冷情况下会出现AuCu有序相,有序态合金的摩擦系数和电阻率明显低于无序态；Cu含量适中（含量不小于8%）, 材料在使用中表面会产生少量氧化物, 这种氧化物在滑动接触材料中可起润滑作用, 从而提高材料的耐磨性, 由于这种氧化物柔软易通过滑动除去,故接触电阻低而稳定。（2）Ag 加入Au-Cu合金后在高于650℃淬火可得到单相固溶体结构, 重新加热到300℃这种过饱和固溶体分解为含Au Ag的α1相和含AuCu 的α2 相, 并在缓冷时生成AuCu有序相。Ag含量增多则有序化过程逐渐被抑制；（3）Pt 加入Au-Cu 合金中, 在高温时能形成连续固溶体, 在较低的温度下, 由于溶解度降低有Pt与Au或Pt 与Cu 的第二相生成物析出, 并能改变Au-Cu合金中有序相的生成速度和有序度, 从而明显改善合金的耐磨性, 并使化学稳定性得到保证；（4）在AuCuPtAg合金体系的基 础上添加少量的In（0.2～0.8%），可减少“积瘤”的产生，提高材料的抗金属转移能力，摩擦过程中生成的In₂O₃具有自润滑性，降低摩擦系数。 

本发明的导电环材料的组成和含量（重量%）为： Ag17～22，Cu8～12， Au余量。配对电刷材料的组成和含量（重量%）为：Cu12.0～16.0， Pt7.0～11.0，Ag3.0～6.0，In0.2～0.8,Au余量。优先选择：导电环材料的组成和含量（重量%）为： Ag20，Cu10， Au余量。配对电刷材料的组成和含量（重量%）为：Cu14，Pt9， Ag4，In0.5，Au余量。 

本发明所提供的合金其热处理工艺为：固溶处理温度为700～800℃，时效处理温度为250～500℃，保温1～3小时。优先选择：固溶处理温度为750℃，AuAgCu时效处理温度为280℃，保温2.5小时；AuCuPtAgIn时效处理温度为320℃，保温2.5小时。 

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做详细说明。