[發明專利]微電機換向器用滑動電接觸材料和復合材料

有效

• 申請號: 201110371797.2
• 申請日: 2011-11-21
• 公開（公告）號: CN102496402A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 徐永紅;章應
• 申請（專利權）人: 重慶川儀自動化股份有限公司
• 主分類號: H01B1/02
• 分類號: H01B1/02;H01B5/00;H01R39/04;H02K13/00
• 代理公司: 重慶志合專利事務所 50210
• 代理人: 胡光星

技術領域

本發明涉及一種金屬材料，特別涉及一種利用氧化物強化的換向器用銀基滑動電接觸材料；由這種電接觸材料作工作層、銅作基層所組成的兩層復合材料；以及使用該兩層復合材料制作的換向器，和使用該換向器的直流微電機。

背景技術

在直流微電機的工作過程中，換向器和電刷片相互接觸并相對滑動，實現電流的傳輸，保持電機運轉。因此，換向器和電刷之間不可避免地存在滑動摩擦磨損，而且還有電弧產生，對材料造成損傷。換向器和電刷片的摩擦磨損過程中產生的磨屑被擠壓在兩者之間，影響二者的接觸性能，造成較大的接觸電阻波動，導致輸出波形不良和電噪聲，嚴重時引起非換向期電弧，加快材料的損傷。換向時產生的電弧溫度很高，常常造成銀合金的熔化、飛濺，是換向器失效，進而引起微電機壽命終止的重要原因。而且，電接觸過程中由于機械摩擦和電流作用所產生的溫升會使材料表面硬度下降，降低其硬度和耐磨性，進一步加劇了材料的機械磨損。

銀合金具有優良的導電性和耐腐蝕性能，因而是換向器中最常見、用量最大的滑動式電接觸合金。以氧化物增強的銀基電接觸材料在“開-閉”式電接觸領域已經得到了廣泛的應用，常見的有AgCuO、AgZnO、AgSnO₂等。但是，由于氧化物增強的電接觸材料加工性能較差，使得如何在滑動式電接觸材料中采用氧化物增強的技術，提高換向器用電接觸材料的耐磨性和抗電弧侵蝕能力是提高換向器使用性能和微電機使用壽命和穩定性，是本領域廣大技術人員關注的問題。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的問題，提供微電機換向器用滑動電接觸材料及復合材料，所述材料在現有的AgCuNi換向器合金中引入氧化物質點，合理利用氧化物的高硬度和高熔點特性，提高合金的耐磨性和抗電弧侵蝕能力，所述復合材料用于制作直流微電機的換向器，以改善接觸穩定性、降低電噪聲、延長微電機的使用壽命。

本發明微電機換向器用滑動電接觸材料，由Cu、Ni、氧化物和Ag組成，其各組分的重量百分含量為：

Cu??????1～8％；

Ni??????0.1～0.5％；

氧化物??0.5～2％；

余量為Ag；

其中，氧化物為Al₂O₃、ZrO₂、CeO₂、Cr₂O₃中的任意一種。

上述氧化物的粒度為0.5～3μm。

本發明涉及的微電機換向器用滑動電接觸復合材料，它以微電機換向器用滑動電接觸材料做為工作層，以銅為基層，其中，所述工作層覆蓋在銅的表面。

所述工作層全部或部分覆蓋在銅的表面。

本發明涉及的一種微電機換向器，它使用微電機換向器用滑動電接觸復合材料。

本發明還涉及一種微電機，它使用上述換向器。

本發明所述微電機換向器用滑動電接觸材料中的氧化物具有高的硬度，通過彌散強化機制提高銀基體的硬度，另一方面其自身也具有很強的抵抗滑動磨損的能力，使滑動式電接觸材料的耐磨性得以提高，減少磨屑的產生；另外，氧化物還具有高的熔點，在電弧高溫的作用下也不會熔化，并且可以防止銀基體的飛濺和流失，從而提高材料整體的抗電弧能力。因此，采用本發明的氧化物增強電接觸材料制作微電機換向器，可以延長使用壽命、增加接觸穩定性、降低電噪聲。若氧化物的含量低于0.5％，則其耐磨損和抗電弧作用不能充分發揮；若氧化物的含量高于2％，則顯著增大滑動接觸時的接觸電阻，并且對電刷造成嚴重磨損，反而降低微電機壽命。

為了保證氧化物顆粒的數量和分布均勻性，本發明對氧化物的粒度也進行了優選。在現有的生產條件下，如果氧化物的粒度低于0.5μm，則顆粒過于細小，在運輸、保存和使用過程中容易團聚，其在換向器材料中的分散性和均勻性很難保證，降低材料性能的一致性和穩定性，不能滿足大批量生產的要求。但是，如果氧化物的粒度大于3μm，則顆粒過于粗大，這一方面減少了換向器材料中增強顆粒的數量，弱化增強效果，另一方面嚴重降低材料的工藝性能，生產中容易出現開裂現象，同樣不能滿足大批量生產的要求；此外，過于粗大的顆粒對接觸電阻和電刷也會產生不利影響。

將本發明的換向器材料作為工作層復合在銅基層表面，用于制作微電機換向器，可以節約貴金屬，降低換向器和微電機的生產成本。

本發明的優點為：