一種微電機換向器用銀銅鎳陶瓷複合材料及其製造工藝的製作方法

2023-10-11 07:29:49 2

專利名稱：一種微電機換向器用銀銅鎳陶瓷複合材料及其製造工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及電接觸用複合材料及其製造工藝，尤其涉及微電機換向器用銀銅鎳陶瓷複合材料及其製造工藝。
背景技術：
換向器和電刷都是直流微電機的核心部件，其工作中的主要載荷是載電條件下的滑動摩擦。換向器材料早期大量使用Ag-Cd合金，但因Cd是有毒物質，現已基本淘汰。目前使用較多的有Ag-Cu合金，Ag-Cu-Ni合金等。Ag-Cu合金相對純Ag有較好的耐磨性和抗熔焊性，但有偏析傾向，其耐磨性和硬度也較低。添加適當的Ni形成Ag-Cu-Ni合金，可以顯著減少偏析，改善其耐磨性和耐腐蝕性，但在較高溫度使用時，這種合金的耐磨性能會降低，進而影響換向器乃至微電機的使用壽命。傳統的銀銅鎳電接觸複合材料生產方法為熔煉法，工藝流程依次為配料、熔化、 澆鑄成錠、均勻化退火、表面加工、軋制、退火、軋制。該種方法生產的電接觸複合材料，密度高，但易出現銅偏析，導致組織不均勻，使產品性能降低。

發明內容
本發明的目的是，針對現有的換向器用Ag-Cu-Ni合金電觸頭複合材料耐磨性能不夠強、使用壽命不夠長的不足，提供一種微電機換向器用銀銅鎳陶瓷複合材料，在 Ag-Cu-Ni合金材料中添加&02、Al2O3、MgO中的一種或幾種，彌散強化Ag-Cu-Ni合金，增強工作層材料的耐磨性，同時改進生產工藝。本發明是這樣實現的一種微電機換向器用銀銅鎳陶瓷複合材料，以銀銅鎳系電接觸材料為工作層，銅為基層，其工作層成分，按質量百分比，Cu佔39T8%，Ni佔 0. 01% 0. 5%，陶瓷粉佔0. 0Γ0. 5%，Ag餘量。所述陶瓷粉為Zr02、Al2O3、MgO中的一種或幾種的組合物。氧化鋯和氧化鋁都具有高硬度和極高的耐磨性，氧化鎂也有很高的機械強度和硬度。它們能很好地實現彌散強化Ag-Cu-Ni合金、增強材料耐磨性的目的。該種複合材料的製造工藝，包含以下步驟熔鑄、制粉、混粉、球磨、壓製成型、燒結、熱擠壓、退火、軋制、基材(銅)開槽、複合、退火、軋制、分條。所述熔鑄，是將銀錠、銅錠、銅鎳合金按權利要求1的成分比配料，投入熔煉爐中熔化，在118(T150(TC的溫度下精煉2 10分鐘，然後在110(Tl25(TC的溫度下澆鑄成錠。所述制粉，是將熔鑄得到的錠子熔化後，在高壓離心霧化設備上霧化成粒度為 30 μ πΓ ΟΟ μ m的銀銅鎳合金粉末。所述混粉，是在銀銅鎳合金粉末中加入符合權利要求1成分比的陶瓷粉，用混粉機混粉廣5小時。所述球磨，是用高能球磨機對銀銅鎳合金陶瓷混合粉進行球磨，按料重的廣5%加入工業酒精作為分散劑和保護劑，球磨機轉速10(T300r/min，球磨廣5小時後，將混合粉取出烘乾。高能球磨可顯著細化粉末，同時也使陶瓷粉彌散強化的效果更好，從而提高材料在高溫下的力學性能。所述壓製成型，是用等靜壓機將混合粉壓製成坯錠，壓制壓力為10(T300Mpa。所述燒結，是將坯錠放入燒結爐內，通入H2保護，升溫至70(T90(TC，保溫廣5小時，後隨爐溫冷卻。所述熱擠壓在擠壓機中進行，錠子採用吐、N2混合氣體保護，50(T70(TC保溫 0. 5^3小時後擠壓。擠壓後，再進行退火處理、軋制、基材(銅)開槽、複合、退火、軋制、分條。本發明的有益效果是(1)本發明提供的微電機換向器用銀銅鎳陶瓷複合材料， 耐磨性能明顯比銀銅鎳電接觸材料要好，尤其在較高溫度使用時；(2)本發明提供的微電機換向器用銀銅鎳陶瓷複合材料製造工藝，有效地避免了發生銅偏析現象，工作層材料的晶粒更為細化、耐磨性能好，大大延長了微電機的使用壽命。


圖1為本發明的製造工藝流程示意圖。
具體實施例方式按照表1的成分質量比例進行配料，將銀錠、銅錠、銅鎳合金投入熔煉爐中熔化， 在118(Tl50(rC的溫度下精煉2 10分鐘，然後在110(T125(TC的溫度下澆鑄成錠。將熔鑄得到的錠子熔化後，在高壓離心霧化設備上霧化成粒度為30 μ πΓ ΟΟ μ m的銀銅鎳合金粉末，接下來加入表1中相應的陶瓷粉，用混粉機混粉廣5小時後用高能球磨機進行球磨。球磨過程中，按料重的廣5%加入工業酒精作為分散劑及保護劑，球磨機轉速10(T300r/min， 球磨廣5小時後，將混合粉取出烘乾。然後，用等靜壓機將混合粉壓製成坯錠，壓制壓力為 10(T300Mpa，之後將坯錠放入燒結爐內燒結，通ΛΗ2保護，升溫至70(T90(TC，保溫廣5小時。燒結後將錠子放入擠壓機中，採用壓、N2混合氣體保護，50(T70(TC保溫0.5 3小時後進行熱擠壓。擠壓後，再進行退火處理、軋制、基材(銅)開槽、複合、退火以及分條，就可以作為換向器用銀銅鎳陶瓷複合材料使用了。表1為本發明的微電機換向器用銀銅鎳陶瓷複合材料工作層組成表
權利要求
1.一種微電機換向器用銀銅鎳陶瓷複合材料，以銀銅鎳系電接觸材料為工作層，銅為基層，其特徵在於工作層的材料成分，按質量百分比，Cu佔39T8%，Ni佔0.019Γ0. 5%，陶瓷粉佔0.0廣0.5%，Ag餘量。
2.根據權利要求1所述的一種微電機換向器用銀銅鎳陶瓷複合材料，其特徵在於所述陶瓷粉為&02、Al203、Mg0中的一種或幾種的組合物。
3.一種微電機換向器用銀銅鎳陶瓷複合材料的製造工藝，其特徵在於包含以下步驟 熔鑄、制粉、混粉、球磨、壓製成型、燒結、熱擠壓、退火、軋制、基材開槽、複合、退火、軋制、分^^ ο
4.根據權利要求3所述的一種微電機換向器用銀銅鎳陶瓷複合材料的製造工藝， 其特徵在於所述熔鑄，是將銀錠、銅錠、銅鎳合金按權利要求1的成分比配料，投入真空熔煉爐中熔化，在118(T1500°C的溫度下精煉2 10分鐘，然後澆鑄成錠，澆鑄溫度為 1100 1250°C。
5.根據權利要求3所述的一種微電機換向器用銀銅鎳陶瓷複合材料的製造工藝，其特徵在於所述制粉，是將熔鑄得到的錠子熔化後，在高壓離心霧化設備上霧化成粒度為 30 μ πΓ ΟΟ μ m的銀銅鎳合金粉末。
6.根據權利要求3所述的一種微電機換向器用銀銅鎳陶瓷複合材料的製造工藝，其特徵在於所述混粉，是在銀銅鎳合金粉末中加入符合權利要求1成分比的陶瓷粉，用混粉機混粉Γ5小時。
7.根據權利要求3所述的一種微電機換向器用銀銅鎳陶瓷複合材料的製造工藝，其特徵在於所述球磨，是用高能球磨機對銀銅鎳合金粉及陶瓷混合粉進行球磨，按料重的廣5%加入工業酒精作為分散劑及保護劑，球磨機轉速10(T300r/min，球磨廣5小時後，將混合粉取出烘乾。
8.根據權利要求3所述的一種微電機換向器用銀銅鎳陶瓷複合材料的製造工藝，其特徵在於所述壓製成型，是用等靜壓機將混合粉壓製成坯錠，壓制壓力為10(T300Mpa。
9.根據權利要求3所述的一種微電機換向器用銀銅鎳陶瓷複合材料的製造工藝，其特徵在於所述燒結，是將坯錠放入燒結爐內，通入吐保護，升溫至70(T900°C，保溫廣5小時， 後隨爐溫冷卻。
10.根據權利要求3所述的一種微電機換向器用銀銅鎳陶瓷複合材料的製造工藝，其特徵在於所述熱擠壓在擠壓機中進行，錠子採用吐和隊混合氣體保護，50(T70(TC保溫 0. 5 3小時後擠壓。
全文摘要
本發明提供一種微電機換向器用銀銅鎳陶瓷複合材料及其製造工藝，該種換向器用銀銅鎳陶瓷複合材料的工作層材料成分，按質量百分比Cu佔3%~8%，Ni佔0.01%~0.5%，陶瓷粉佔0.01~0.5%，Ag餘量。陶瓷粉為ZrO2、Al2O3、MgO中的一種或幾種的組合物。該種銀銅鎳陶瓷複合材料的製造工藝，包含以下步驟熔鑄、制粉、混粉、球磨、壓製成型、燒結、熱擠壓、退火、軋制、基材(銅)開槽、複合、退火軋制、分條。此製造工藝，能有效地避免發生銅偏析現象，產品的工作層晶粒更為細化、耐磨性能好，大大延長了微電機的使用壽命。
文檔編號H01R43/06GK102290116SQ20111023278
公開日2011年12月21日 申請日期2011年8月15日 優先權日2011年8月15日
發明者蘭慧, 劉清澤, 夏明遠, 曹俊, 鄭獻浩, 黃樟標 申請人:上海中希合金有限公司