[发明专利]银基合金层及银基合金层复合材料,制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及合金复合材料领域，尤其涉及一种银基合金层，以及一银基合金层状复合材料，及它们的制备方法和应用。 

背景技术

微电机使用寿命的长短主要由换向器决定，而其中最关键的是换向器材料的性能，传统的微电机换向器材料主要是AgCu₄Ni_0.3-0.5为基体的贵金属合金与TU复合的层状复合材料，贵金属合金层Ag含量约95％，为提高贵金属合金层的强度、硬度及而磨性，人们通常采用弥散强化的方法在合金中加入稀土形成稀土化合物及在合金中原位生成陶瓷相。以上方法使合金的强度、硬度及耐磨性有了极大的提高，但贵金属层合金中Ag含量依然保持在高于94％，电阻率2.3-3.5μΩ.cm。众所周知，弥散强化的材料一般加工性能差、熔炼难度大，成品率较低，同时电阻率较基体合金有所提高。使其在实际的应用中受到一定的限制。 

现有技术中(昭63-166939、CN100552069C、CN101217226A和CN1150861A)的银基合金复合材料中Ag、Au或Pd含量都在90％以上。若大幅降低银基合金复合材料中Ag、Au或Pd的含量，会导致材料综合性能大幅下降。综上所述，现有技术中尚未研究出能够大幅节约贵金属材料且特别适用于微电机换向器的材料。 

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服了现有的用弥散强化法制得的适用于微电机换向器的材料中Ag含量高，使得材料成本居高不下，且弥散强化型 材料的加工性能差、熔炼难度大、成品率较低等缺陷，提供了一种用固溶强化和时效强化的方法得到的银基合金层状复合材料及其制备方法和应用，本发明的银基合金层状复合材料中Ag含量低，未使用更为昂贵的贵金属材料Au、Pt和Pd，且在该材料的电学性能不显著下降的同时，使其强度、硬度及耐磨性能大幅度提高，较大幅度地节约了昂贵的贵金属材料，使成本明显下降。 

本发明通过下述技术方案解决上述技术问题。 

本发明提供了一种银基合金层，其配方为含有铜27～29％；镍1.1～1.9％，较佳的为1.5～1.75％；以及银，银补足质量百分比至100％；所述的百分比为相对于所述银基合金层质量的百分比。 

在本发明一较佳的实施方式中，所述银基合金层的配方中还含有稀土元素铈(Ce)、镧(La)和钐(Sm)中的一种或多种。所述的稀土元素的含量较佳的为所述银基合金层质量的0.05～0.10％。所述的稀土元素能够进一步提高银基合金层的抗电蚀能力和耐磨性。 

在本发明另一较佳的实施方式中，所述的银基合金层由铜、镍、银和稀土元素组成，所述的稀土元素为铈、镧和钐中的一种或多种；所述铜的含量为27～29％；镍的含量为1.1～1.9％，较佳的为1.5～1.75％；所述的稀土元素的含量为0.05～0.10％；银补足质量百分比至100％；所述百分比为相对于所述银基合金层质量的百分比。 

本发明的银基合金层较佳地采用下述方法制得：按上述配方，将金属原材料进行真空熔炼后浇铸，在真空状态下于720～750℃固溶热处理2.5～3小时，出炉后快速水冷，表面处理，冷轧开坯，在真空或还原气氛下于720～750℃退火，出炉后快速水冷，轧制，表面处理后得到银基合金层。 

较佳的，所述的银、铜、镍、铈、镧和钐可先用本领域中常规使用的金属原材料，其纯度分别较佳地为：Ag≥99.99％，Cu≥99.99％，Ni≥99.99％，Ce≥99.95％，La≥99.95％，Sm≥99.95％。上述所有金属元素中的杂质含量 均必须严格控制在如下范围内：Fe≤0.003％，Pb≤0.002％，Sb≤0.002％，Bi≤0.002％。 

其中，所述的真空熔炼、浇铸、表面处理、冷轧开坯和轧制工艺均可根据本领域常规方法进行。所述的冷轧开坯较佳的为使两次退火间的银基合金层的总变形量不超过50％。所述的表面处理主要采用钢丝刷或砂纸等去除材料表面氧化点、黑点或杂物等缺陷。所述的快速水冷较佳地为用冷水冷却，更佳地为用冰水冷却。所述固溶热处理后的快速水冷能够形成过饱和固溶体，以避免固溶的镍在该阶段过早析出。所述退火的保温时间较佳的为1.5～2小时。所述的还原气氛可为本领域常用的还原气氛，较佳的为纯氢或氨分解气。