专利名称：银钯/锌白铜层状复合材料及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于微电机电刷的材料，特别涉及一种银钯/锌白铜层状复合材 料及制备方法。
背景技术：
银钯合金(下称AgPd)具有优异的电接触性能和耐腐蚀性能，锌白铜(铜锌镍合 金，下称BZn)具有较高的强度和弹性等优良性能，二者组成的AgPd/BZn层状复合材料(其 中AgPd为工作层，BZn为基层，两种合金之间的斜线“/”表示两者间的界面，下同。)拥有 上述两方面的优点，因而成为微特电机中常用的电刷材料。这种复合带材采用热轧复合工 艺生产，或者采用冷轧复合生产，但在退火过程中需要经历高温。由于锌白铜中含大量熔点 低、易挥发的Zn元素，在加热过程中Zn容易挥发到炉气中，尤其当温度在650°C以上时其挥 发严重，这些炉气中的锌会沉积在AgPd表面，形成一层富Zn的合金层，遮盖了 AgPd合金本 身的金属光泽(银灰色)，显示为较暗的棕色(或咖啡色)，Zn挥发越多，沉积在贵金属表 面的量就越多，颜色就越深。同时，在显微镜下还可以观察到该富Zn层导致的垂直于轧制 方向的“鱼鳞”形貌。该富Zn层是很薄的，在微电机运行初期的极短时间内就会消失，一般 情况下不会影响刷片的工作性能，所以目前微电机行业对这种存在富Zn层的材料是可以 接受的。但是，当BZn中的Zn挥发严重，造成富Zn层中的Zn含量达到13%以上时，对复合 材料的性能还是有产生不良影响的可能。首先，BZn中大量Zn挥发后，会造成基层贫Zn，降 低其力学性能，特别是在BZn合金成分分布不均勻的情况下，Zn的严重挥发会导致基层产 生开裂等现象；其次，AgPd表面Zn含量过高会引起刷片工作初期接触电阻增大，降低微电 机的早期使用性能；第三，过高的Zn含量会降低刷片表面的耐腐蚀性，引起新电机启动异 常(如启动电流增大等)；最后，Zn对AgPd表面金属光泽的影响导致部分高端用户对AgPd/ BZn层状复合材料在电刷领域中使用性能产生怀疑，降低材料的市场竞争力。因此，目前开 发了一些技术来减少Zn的沉积量，如机械打磨、提高吹炉强度和频率等，但这些技术或者 造成贵金属材料的损失、或者难以保证Zn含量的一致性，所以实用价值不大。有的企业已 经通过BZn表面电镀铜来减少Zn挥发，而通过制备金属镍层来控制Zn挥发的技术尚未见 报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种银钯/锌白铜层状复合材料及制备方法，在BZn表面镀 金属镍层以控制Zn的挥发，减少AgPd层表面Zn的沉积于富集，改善其金属色泽，提高电刷 材料的初期使用性能，可以满足高端用户的要求。本发明的技术方案是银钯/锌白铜层状复合材料，由表面镀有金属镍的BZn合金与AgPd组成，其中 AgPd为工作层，BZn为基层。
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银钯合金中各成分的重量百分比为25. 0-55. OPd，余量为Ag。锌白铜为BZnl8_26合金或C7701铜合金。所述金属镍层厚度为5 0. 5 μ m。制备银钯/锌白铜层状复合材料的方法，有以下步骤清洗BZn合金，采用氨基磺酸盐连续带材电镀在在BZn铜合金表面镀金属镍层；AgPd合金在600°C -750°C温度下，变形量为30-60%，在氮气或氢气或氮气和氢气 混合气体的保护气下进行热轧复合，得到层状复合材料。银钯合金层全部覆盖锌白铜表面或嵌入(条复)锌白铜表面的槽中。条复时，在开槽前将金属镍层镀在锌白铜表面。条复时，也可以在开槽后将金属镍层镀在锌白铜表面。采用本发明技术方案，由于镍与铜在固态下可以无限互溶，在铜合金表面制备镍 覆盖层可获得很好的界面结合强度，在后续生产中不会剥落，因此可以在生产的全过程抑 制Zn的挥发，而且镍的熔点很高(约为1453°C )，在生产过程中不会因其自身的挥发对 AgPd合金层产生影响。本发明的优点为1)采用本发明的技术在BZn表面制备镍覆盖层以后，用于生产AgPd/BZn复合材料 时，可以有效地减少Zn的挥发，从而显著降低AgPd表面的Zn含量，提高AgPd层的表面质 量和性能。2)采用本发明的技术在BZn表面制备镍覆盖层以后，生产复合材料的工艺与采用 无金属镍层的基层一致，不需要对工艺和设备进行改动，技术易于掌握和实施。3)轧制到成品时BZn表面的镍层厚度在0. 2μπι以下，所以对基层的硬度和整个材 料的弹性等力学性能不会产生不利影响。4)采用本发明所述具有金属镍层的BZn合金生产AgPd/BZn层状复合材料的工艺， 与采用无金属镍层的BZn基层材料一致。本发明在将银钯复合在锌白铜表面前，在锌白铜合金带材表面镀金属镍层，用于 防止材料加热过程中锌的挥发，可以减少复合材料中银钯层表面的锌污染，改善银钯/锌 白铜层状复合材料表观质量和电接触性能，特别适用于制备微电机电刷。
具体实施例方式取表1中AgPd和BZn材料，按照下述工艺方法的制备本发明所述银钯/锌白铜层 状复合材料表 1实施例AgPd合金中各成分的重量 百分含量BZn合金130. 5Pd,余量为AgBZnl8-26铜合金225. 5Pd,余量为AgBZnl8-26铜合金335. 5Pd、余量为AgBZnl8-26铜合金440. 5Pd,余量为AgBZnl8-26铜合金530. 5Pd,余量为AgC7701铜合金645. 5Pd,余量为AgBZnl8-26铜合金750. 5Pd,余量为AgC7701铜合金854. 5Pd,余量为AgBZnl8-26铜合金在BZn表面镀金属镍层，采用通常的氨基磺酸盐连续带材电镀方法，以氨基磺酸 镍为镀液，以纯镍为阳极，镀液温度在60V 70°C，电流密度在40 80A/dm2 ；然后与AgPd 合金在600°C 750°C温度范围内，变形量在30 60%之间，氮气或氢气或氮气和氢气混合 气体的气氛的保护下进行热轧复合得到层状复合材料，金属镍层厚度为5 0. 5 μ m。轧制 成厚约0. 06mm的成品带材。用能谱仪测试AgPd层表面的Zn含量，并利用扫描电镜观察测 试基层表面的镍覆盖层厚度，比较如下实施例1 8的AgPd层表面Zn含量的能谱测试结果及基层表面镍覆盖层厚度见 表2，比较例1、2分别是采用无镍覆盖层的BZn合金生产的AgPd30/BZnl8-26和AgPd50/ BZn 18-26复合材料。表2表2实施例1-8及比较例试验结果
实施例Zn,重量％复合前BZn合金表面镍层 厚度，μ m成品带材BZn合金表面镍 层厚度，μ m19. 352. 250. 0928. 622. 250. 0939. 042. 50. 1049. 863. 00. 1257. 352. 750. 1168. 893. 750. 1578. 373. 250. 1387. 262. 250. 09比较例118. 86/0比较例215. 56/0
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结论上述试验结果表明，采用本发明的技术在BZn表面制备镍覆盖层，并用于生 产AgPd/BZn复合材料，显著地降低了 AgPd表面的Zn含量，使其Zn含量控制在10%以下。
权利要求
一种银钯/锌白铜层状复合材料，其特征在于由表面镀有金属镍的BZn合金与AgPd组成，其中AgPd为工作层，BZn为基层。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于银钯合金中各成分的重量百分比为 25. 0-55. OPd，余量为 Ag。
3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于锌白铜为BZnl8-26合金或C7701铜合金。
4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于所述金属镍层厚度为5 0.5 μ m。
5.制备权利要求1所述的银钯/锌白铜层状复合材料的方法，其特征在于有以下步骤清洗BZn合金，采用氨基磺酸盐连续带材电镀在BZn铜合金表面镀金属镍层； AgPd合金在600°C -750°C温度下，变形量为30-60%，在氮气或氢气或氮气和氢气混合 气体的保护气下进行热轧复合，得到层状复合材料。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于银钯合金层全部覆盖锌白铜表面或嵌入 锌白铜表面的槽中。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于开槽前将金属镍层镀在锌白铜表面。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于开槽后将金属镍层镀在锌白铜表面。
全文摘要
本发明涉及一种银钯/锌白铜层状复合材料及制备方法，所述银钯/锌白铜层状复合材料，其特征在于由表面镀有金属镍的BZn合金与AgPd组成，其中AgPd为工作层，BZn为基层。材料的制备方法为采用氨基磺酸盐连续带材电镀在BZn铜合金表面镀金属镍层；AgPd合金在氮气或氢气或氮气和氢气混合气体的保护气下进行热轧复合。本发明方法在BZn表面镀金属镍层以控制Zn的挥发，减少AgPd层表面Zn的沉积于富集，改善其金属色泽，提高电刷材料的初期使用性能，可以满足高端用户的要求。
文档编号H01R43/12GK101924313SQ20091030309
公开日2010年12月22日 申请日期2009年6月9日 优先权日2009年6月9日
发明者刘安利, 周晓荣, 徐永红, 杨贤军, 章应, 赵明华 申请人:重庆川仪自动化股份有限公司