[发明专利]一种微电机换向器用银铜镍陶瓷复合材料及其制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及电接触用复合材料及其制造工艺，尤其涉及微电机换向器用银铜镍陶瓷复合材料及其制造工艺。

背景技术

换向器和电刷都是直流微电机的核心部件，其工作中的主要载荷是载电条件下的滑动摩擦。换向器材料早期大量使用Ag-Cd合金，但因Cd是有毒物质，现已基本淘汰。目前使用较多的有Ag-Cu合金，Ag-Cu-Ni合金等。Ag-Cu合金相对纯Ag有较好的耐磨性和抗熔焊性，但有偏析倾向，其耐磨性和硬度也较低。添加适当的Ni形成Ag-Cu-Ni合金，可以显著减少偏析，改善其耐磨性和耐腐蚀性，但在较高温度使用时，这种合金的耐磨性能会降低，进而影响换向器乃至微电机的使用寿命。

传统的银铜镍电接触复合材料生产方法为熔炼法，工艺流程依次为：配料、熔化、浇铸成锭、均匀化退火、表面加工、轧制、退火、轧制。该种方法生产的电接触复合材料，密度高，但易出现铜偏析，导致组织不均匀，使产品性能降低。

发明内容

本发明的目的是，针对现有的换向器用Ag-Cu-Ni合金电触头复合材料耐磨性能不够强、使用寿命不够长的不足，提供一种微电机换向器用银铜镍陶瓷复合材料，在Ag-Cu-Ni合金材料中添加ZrO₂、Al₂O₃、MgO中的一种或几种，弥散强化Ag-Cu-Ni合金，增强工作层材料的耐磨性，同时改进生产工艺。

本发明是这样实现的：一种微电机换向器用银铜镍陶瓷复合材料，以银铜镍系电接触材料为工作层，铜为基层，其工作层成分，按质量百分比，Cu占3%~8%，Ni占0.01%~0.5%，陶瓷粉占0.01~0.5% ，Ag余量。所述陶瓷粉为ZrO₂、Al₂O₃、MgO中的一种或几种的组合物。氧化锆和氧化铝都具有高硬度和极高的耐磨性，氧化镁也有很高的机械强度和硬度。它们能很好地实现弥散强化Ag-Cu-Ni合金、增强材料耐磨性的目的。

该种复合材料的制造工艺，包含以下步骤：熔铸、制粉、混粉、球磨、压制成型、烧结、热挤压、退火、轧制、基材（铜）开槽、复合、退火、轧制、分条。 

所述熔铸，是将银锭、铜锭、铜镍合金按权利要求1的成分比配料，投入熔炼炉中熔化，在1180~1500℃ 的温度下精炼2~10分钟，然后在1100~1250℃的温度下浇铸成锭。

所述制粉，是将熔铸得到的锭子熔化后，在高压离心雾化设备上雾化成粒度为30μm~100μm的银铜镍合金粉末。

所述混粉，是在银铜镍合金粉末中加入符合权利要求1成分比的陶瓷粉，用混粉机混粉1~5小时。 

所述球磨，是用高能球磨机对银铜镍合金陶瓷混合粉进行球磨，按料重的1~5%加入工业酒精作为分散剂和保护剂，球磨机转速100~300r/min，球磨1~5小时后，将混合粉取出烘干。高能球磨可显著细化粉末，同时也使陶瓷粉弥散强化的效果更好，从而提高材料在高温下的力学性能。

所述压制成型，是用等静压机将混合粉压制成坯锭，压制压力为100~300Mpa。

所述烧结，是将坯锭放入烧结炉内，通入H₂保护，升温至700~900℃，保温1~5小时，后随炉温冷却。

所述热挤压在挤压机中进行，锭子采用H₂ 、N₂混合气体保护，500~700℃保温0.5~3小时后挤压。挤压后，再进行退火处理、轧制、基材（铜）开槽、复合、退火、轧制、分条。

本发明的有益效果是：（1）本发明提供的微电机换向器用银铜镍陶瓷复合材料，耐磨性能明显比银铜镍电接触材料要好，尤其在较高温度使用时；（2）本发明提供的微电机换向器用银铜镍陶瓷复合材料制造工艺，有效地避免了发生铜偏析现象，工作层材料的晶粒更为细化、耐磨性能好，大大延长了微电机的使用寿命。

附图说明

图1 为本发明的制造工艺流程示意图。

具体实施方式