[發(fā)明專利]一種含稀土元素的滑動(dòng)電接觸材料制造工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110059190.0
• 申請(qǐng)日: 2011-03-11
• 公開（公告）號(hào): CN102386545A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李丘林;王書晗;劉偉;姚有為
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)深圳研究生院
• 主分類號(hào): H01R43/06
• 分類號(hào): H01R43/06;H01R39/04
• 代理公司: 深圳市匯力通專利商標(biāo)代理有限公司 44257
• 代理人: 王鎖林;張約宗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電接觸材料制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種含稀土元素的滑動(dòng)電接觸材料制造工藝，該工藝可以生產(chǎn)出具有優(yōu)良組織的銀基電接觸材料，主要作為微電機(jī)換向器用的滑動(dòng)觸頭合金材料使用。

?背景技術(shù)

微電機(jī)作為先進(jìn)制造技術(shù)和新型電子信息技術(shù)緊密結(jié)合的高新技術(shù)產(chǎn)品，是視聽電子設(shè)備、辦公自動(dòng)化設(shè)備、通信設(shè)備、汽車及家用電器制造業(yè)不可或缺的電子器件。換向器是微電機(jī)的核心元件之一，它與電刷配合，實(shí)現(xiàn)電流換向，推動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。在實(shí)際工作條件下，換向器承受滑動(dòng)磨損和電弧侵蝕的雙重作用，同時(shí)還受到環(huán)境氣氛中各種腐蝕介質(zhì)的影響。因此，換向器材料需要具備良好的導(dǎo)電性、低接觸電阻、耐腐蝕、抗氧化、耐磨損和耐電弧損傷等優(yōu)良性能。

早期使用的含Cd的換向器材料，由于Cd毒對(duì)人體及環(huán)境的影響，已逐漸退出歷史舞臺(tái)。AgCd材料逐漸被AgCuNi材料替代，合金中加入少量的Ni能進(jìn)一步提高材料的抗電弧侵蝕性能，但是AgCuNi材料在使用的過程中存在使用壽命短、穩(wěn)定性差的問題。隨著直流電機(jī)向微型化、高性能、長(zhǎng)壽命等方向發(fā)展，現(xiàn)有材料的品質(zhì)也需要不斷改善，以滿足市場(chǎng)的新要求。由于稀土元素的特殊性質(zhì)，在AgCuNi合金的基礎(chǔ)上添加一種或幾種稀土元素，不僅可以提高合金的耐磨性及其高溫穩(wěn)定性，還可以提高抗電蝕能力和滅弧能力。

公開號(hào)為CN101246758A的滑動(dòng)電接觸材料為?Ag-Cu-Ni-Re或Ag-Cu-Zn-Ni-Re或Ag-Cu-Pd-Zn-Ni-Re合金，其中Re含量為0.01~0.5%，用于弱電流的滑動(dòng)電接觸材料。該材料提高了滑動(dòng)接點(diǎn)的高溫穩(wěn)定性以及硬度和耐磨性。公開號(hào)為CN101217226A的一種新型銀銅鎳鎂弱電接觸材料，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%，通過添加Mg元素提高了電接觸材料的耐高溫、耐磨損、抗硫化、耐電弧燒蝕性和抗熔焊等性能，獲得低而穩(wěn)定的接觸電阻，適合于用作弱電流工作條件下的滑動(dòng)接點(diǎn)材料。公開號(hào)為CN101510473A的發(fā)明申請(qǐng)為銀、銅、鈰三元銀合金，涉及中、小負(fù)荷低壓電氣的分段觸頭和滑動(dòng)觸頭合金材料，其成分為3~10%Cu，0.3~0.7%Ce，余量Ag，該材料具有使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。公開號(hào)為CN101676422A的發(fā)明申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N滑動(dòng)電接觸材料，于PdCuNiAg合金中添加稀土元素的用于直流電動(dòng)機(jī)的換向器材料，其中，Pd0.5~1.5%，Cu3.0~9.0%，Ni0.2~0.9%，稀土元素0.02~0.5%，余量為Ag，該材料具有良好的耐磨性和抗電弧能力。以上電接觸材料多在弱電流條件下使用，均是通過真空感應(yīng)爐熔煉工藝，熔煉的過程中利用氬氣保護(hù)，由于所添加合金元素之間物理性能差異較大，熔煉中容易造成成分偏析以及成分不均勻等缺點(diǎn)，特別是Ag合金在熔煉時(shí)容易使鑄錠產(chǎn)生氣泡、縮松和縮孔，合金元素的加入，又容易造成鑄錠夾雜。目前，在真空下條件利用外場(chǎng)技術(shù)制備Ag及其合金的技術(shù)還未見相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

為避免現(xiàn)有技術(shù)制造技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明提供一種含稀土元素的滑動(dòng)電接觸材料的制造工藝，本發(fā)明在真空下合金熔鑄過程中施加外場(chǎng)等措施，可以有效控制偏析，使得成分均勻，有利于獲得成分均勻、偏析少、致密的優(yōu)質(zhì)鑄錠，提高滑動(dòng)電接觸材料的電接觸性能。

本發(fā)明含稀土元素的滑動(dòng)電接觸材料的制造工藝，包括以下步驟：以各成分含量比Cu?4Wt?%、Ni0.5Wt?%、Re?0.6?-?2.2Wt%及其余為Ag配制原料；加入Ag、Cu和Ni至真空感應(yīng)爐中在溫度1000-1100℃下熔煉使它們合金化，然后加入Re元素熔煉使合金成分均勻，靜置10-20min；在氬氣保護(hù)下澆注到外加中頻磁場(chǎng)的水冷銅鑄型中形成鑄錠，并使鑄錠在600-700℃保溫1-2h進(jìn)行均勻化處理，鑄錠經(jīng)熱軋、表面處理及中軋，在600-650℃溫度下中間真空熱處理后精軋或精拉成型；進(jìn)而在氬氣氛圍、溫度600-650℃下熱處理15-30min得到滑動(dòng)電接觸材料。

其中，所述Re（稀土）元素最好為Y（釔）元素、La（鑭）元素?或Y和La混合稀土元素等等。當(dāng)采用兩種Re元素時(shí)，含量少的一種元素和另一種元素的重量比最好為1：1.25-7。

在所述鑄錠澆注成型時(shí)，施加于所述水冷銅鑄型周圍的中頻磁場(chǎng)的的功率中頻磁場(chǎng)的頻率為500-2000Hz，磁場(chǎng)強(qiáng)度為50-300mT。