[發明專利]具有時效硬化效應的電刷合金及用途

有效

• 申請號: 201410019995.6
• 申請日: 2014-01-16
• 公開（公告）號: CN103757460A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 徐永紅;章應;陳容
• 申請（專利權）人: 重慶川儀自動化股份有限公司
• 主分類號: C22C5/04
• 分類號: C22C5/04;C22C30/06;H01R39/20;H01R41/00
• 代理公司: 重慶志合專利事務所 50210
• 代理人: 胡榮琿

技術領域

本發明涉及一種金屬材料，特別涉及一種含有Cu₃Pt和/或Cu₃Au有序相的時效硬化效應的銀鈀系高溫滑動式電接觸合金及用途。

背景技術

換向器和電刷片是小型直流電動機的核心部件，工作中其承受的主要載荷是載電條件下的滑動摩擦，滑動摩擦磨損和電弧侵蝕對材料造成的損傷是換向器和電刷失效，并最終導致微電機失效的主要原因。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加工硬化的材料產生再結晶，降低其硬度和耐磨性，進一步加劇了材料的機械磨損。

特別地，當直流微電機工作于高溫環境時（80℃以上），由于環境溫度高，電機的散熱效果下降，電刷和換向器接觸面的溫升較常溫條件下顯著升高，材料的軟化和磨損更加嚴重，常常導致電刷貴金屬層早期磨耗，并進而加劇電弧，造成材料的嚴重電弧侵蝕甚至斷裂，使微電機壽命顯著縮短。因此，在這種條件下，電刷材料的高溫耐磨性顯得尤其重要。

目前普遍使用的電刷合金主要是AgPd二元合金，中國發明專利201110092385報道了添加Cu、RE和堿金屬的鈀銀系電刷合金，較傳統的AgPd二元合金具有更好的耐磨性，并且由于Cu的固溶強化、含稀土金屬間化合物的沉淀強化，以及低熔點堿金屬的滅弧作用，以該合金制作的電刷在溫度高達70℃的環境中表現出較為優異的效果。然而，使用中發現，當環境溫度升高到80～150℃時，這類電刷的磨損會顯著加快，電弧侵蝕加劇，難以滿足使用要求。

發明內容

本發明針對背景技術所述的現有電刷合金材料的不足，提供一種具有時效硬化效應的電刷合金，該材料含有Cu₃Pt和Cu₃Au有序相，具有較高的硬度，在電刷工作條件下，其硬度隨溫度升高的下降很小，在80～150℃的工作環境中仍然可以保持較高的硬度和耐磨性，滿足了高溫微電機的使用要求。

本發明的技術方案是：

具有時效硬化效應的電刷合金，各組分的重量百分含量為：

上述電刷合金含有Cu₃Pt和Cu₃Au有序相，為了保證Cu₃Pt和Cu₃Au有序相的析出，上述組分制作的材料需進行固溶處理和時效處理，其中固溶處理的保溫溫度為850～950℃，保溫時間≥2min，隨后水冷或空冷至室溫；時效處理的保溫溫度為350～500℃，保溫時間≥2min，隨后水冷或空冷至室溫。

用于小型直流電動機電刷用滑動電接觸復合材料，以上述合金為工作層，銅合金為基層，其中，所述工作層全部或部分覆蓋在銅合金的表面。

上述電刷合金或復合材料可以用于小型直流電動機電刷。

上述電刷可以用于小型直流電動機。

本發明中Ag是導電性最好的金屬元素，并且具有良好的耐腐蝕性能，是滑動式電接觸合金的首選元素，為電刷材料提供導電和耐腐蝕的基本保證，但純Ag的力學性能不足、抗硫化性能差，易受電弧侵蝕和熔焊，因此必須與其它元素進行合金化才能發揮其優勢。在具有時效硬化效應的耐高溫電刷合金中，如果Ag的含量低于30%，則合金的導電性下降，影響電機的輸出扭矩；如果Ag的含量大于40%，則抗電弧侵蝕能力降低，電刷容易被電弧燒蝕乃至斷裂。

本發明中Cu也是導電性非常優秀的元素，并且可以對合金產生優良的強化作用。在本發明的合金中，部分Cu溶解在Pd和Ag的固溶體中，產生固溶強化作用；更重要的是，還有一部分Cu可以與合金中的Pt形成有序相Cu₃Pt，并與Au形成有序相Cu₃Au，通過適當的固溶和時效處理，這兩種有序相可以在時效過程中析出，產生顯著的時效強化效果，提高合金的硬度和耐磨性，而且這些有序相高溫穩定性很好，當本電刷合金工作溫度達到80～150℃時，仍然能夠很有效地保持其強化作用，因而大大提高了電刷的高溫耐磨性，滿足電機的高溫使用要求。如果Cu含量低于12%，則不能有效地發揮時效強化效果，如果Cu含量高于20%，則會降低合金的抗氧化性能，在高溫環境中容易出現過多的氧化膜而增加接觸電阻。