专利名称：滑动接点材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及在直流小型电动机、滑动片接触开关等的电滑动部或机械滑动部中使 用的接点材料。
背景技术：
作为在直流小型电动机的换向器、滑动片接触开关等的电滑动部或机械滑动部中 使用的接点材料，至今为止已知各种组成的材料，例如作为由本申请人发明的材料，有专利 文献1中记载的材料。该接点材料是为了确保较宽的温度区域内的耐久性而发明的材料，是以在Au-Ag 合金中添加Cu而得的Au-Ag-Cu合金为基本组成、并且还添加有微量的Pd、Ni等的合金。 该合金通过在一直以来已知作为接点材料的Au-^Vg合金中添加Cu、Pd等，从而在维持Au-Ag 合金所具有的接触稳定性的同时抑制了由凝集导致的磨损，提高了耐久性。专利文献1 日本专利特开平8491349号公报发明的揭示上述接点材料是可应对该要求的材料，可显示出一定的耐久性。但是，针对这种材 料的提高性能的要求是没有限度的，希望开发出与上述材料相比耐久性更好的材料。特别 是本申请的发明人确认，即使是上述接点材料，例如在将其用于直流小型电动机的换向器 时也会因长时间的使用而发生接触电阻的增加，产生接触不良的问题，因而对使用寿命比 以往更长的材料的开发进行了研究。于是，本发明提供直流小型电动机的换向器等的电滑 动部或机械滑动部的接点材料，该接点材料是考虑到上述使用环境而耐久性更好的材料。本发明人为解决上述问题，对接点材料的使用环境与耐久性之间的关系进行了研 究。电动机的换向器等的滑动部的接点材料通常在涂布有烯烃类、酯类、氟类等润滑脂的状 态下使用。这是因为无论是耐磨损性多么优异的材料，如果直接使用，则都会在短时间内发 生磨损而变得不能使用。因此，润滑脂的使用本身并没有问题。但是，根据本发明人的研究， 现有的接点材料存在通过使用过程中与润滑脂间的相互作用而导致接触电阻增大的倾向。 经研究，该与润滑脂间的相互作用是润滑脂中的有机成分通过与接点材料的接触而变质为 某种弓I起接触不良的物质的现象。对于因与润滑脂间的相互作用而导致的接点材料的特性变化，至今为止很少有研 究的案例。通常，关于接点材料的特性，研究主要针对的是接点材料之间的磨损特性和使用 温度。而且，即使润滑脂对接点材料的特性造成影响，也很难不去使用。于是，作为接点材 料的构成，本发明人考虑了润滑脂带来的影响而对构成元素和组成进行了研究，从而想到 了本发明。S卩，本发明是一种滑动接点材料，其特征在于，含有40 60重量％的Au、15 25 重量％的Pd，还必须含有Sn和In，并且Sn和h的含量以总量计为1 4重量％，其余部 分为Ag。此外，本发明是一种滑动接点材料，其特征在于，含有40 60重量％的Au、15 25重量％的Pd，还含有Zn，并且Si的含量为0. 1 5重量％，其余部分为Ag。
本发明以Au-Ag-Pd合金为根本，而不像上述现有技术那样添加Cu。这是因为从减 轻润滑脂带来的影响的角度来看，Cu的削减的效果很好。此外，润滑脂的影响也与Pd的添 加量有关。Pd在确保合金的耐磨损性方面是必需的，但其配比如果较大，则因润滑脂而产生 的接触电阻升高。于是，本发明在对去除了 Cu的Au-Ag-Pd合金进行Pd添加量的调整的同 时进行Sn和h的合金化或Si的合金化，从而实现了耐磨损性的提高。如果对本发明的接点材料的各构成元素的组成范围进行说明，则首先，Au是确保 作为接点材料的导电性和耐腐蚀性的金属。Au如果低于40重量％，则耐腐蚀性劣化；另一 方面，如果高于60重量％，则并不能看到上述特性的改善。Pd是提高耐磨损性的金属，如果 低于15重量％，则合金的硬度降低，容易磨损。但是，如上所述，Pd是容易引起因润滑脂而 产生的接触电阻的增大的构成元素，因此其上限设为25重量％。为了改善耐磨损性，本发明还将Sn和h合金化，或者将Si合金化。Sn和h以总 浓度计为1 4重量％，如果低于1重量％，则无助于耐磨损性的提高。如果高于4重量％， 则因Sn和h的氧化而导致接触电阻变得不稳定，对原材料的加工性也造成不良影响。作 为Sn和h各自的添加量，Sn为0. 5 3. 5重量％，h为0. 5 3. 5重量％，其总和在上述 范围内。Si的添加量为0. 1 5重量％，这是因为如果低于0. 1重量％，则耐磨损性不会提 高，如果高于5重量％，则因Si的氧化而导致接触电阻变得不稳定，加工性变差。以上所述的滑动接点材料在其使用时大多会制成包层材料的形式。此时，较好的 是以本发明的滑动接点材料作为表面层，在其上接合由Cu或Cu合金中的任一种构成的基 底层而得。如上所述，本发明的滑动接点材料不易受到使用时与润滑脂的相互作用的影响， 接触电阻的稳定性良好。因此，即使长时间使用也不会发生接触不良。本发明特别适合用 于直流小型电动机的换向器，但不限定于此，适合用作滑动片接触开关等的电滑动部或机 械滑动部的材料。实施发明的最佳方式下面，对本发明的实施例和比较例进行说明。本发明实施方式中，制造各种组成的 合金并进行成形加工，研究其特性。试验材料的制造如下所述进行通过电弧熔化制造规定 组成的合金锭，轧制成2mm的厚度后，在700°C ,N2气氛下保持40分钟来进行退火，然后将其 轧制成lmm(轧制率50% )，制成试验材料。对于试验材料，评价并研究加工性、耐磨损性、 耐腐蚀性、润滑脂涂布的影响等各特性。加工性的评价如下所述在对上述试验材料进行加工的过程中观察轧制后的试验 片的外观，通过裂纹的有无来判定。将未产生裂纹的评价为“加工性好〇”，将产生了裂纹 的评价为“加工性不好X ”。耐磨损性的评价如下所述将试验材料按压于旋转的盘状材料(Ag-50重量％ Pd 合金)一定时间，测定按压后的磨损量，进行评价。该磨损试验的条件为盘的旋转速度为 50rpm，旋转次数为1万次，试验材料的施加负荷为0.49N。测定磨损量(μ m)，将磨损量在 5 μ m以下的判定为“最好◎ ”，将磨损量在10 μ m以下的判定为“好〇”，将磨损量大于 10 μ m的判定为“不好X ”。耐腐蚀性的评价如下所述将各试验材料暴露于2种腐蚀环境，测定暴露后的接 触电阻。腐蚀试验的暴露环境为恒温恒湿环境(温度85°C。湿度90% RH)、气体腐蚀环境(SO2气体，温度40°C，湿度80% RH)，暴露时间均为240小时。润滑脂的影响的有无如下所 述在试验材料上涂布润滑脂，测定于300°C热处理10分钟后的接触电阻。关于耐腐蚀试 验和润滑脂试验中的接触电阻的评价，将电阻值在IOm Ω以下的判定为“最好◎”，将电 阻值在15πιΩ以下的判定为“好〇”，将电阻值在25πιΩ以下的判定为“合格Δ”，将电阻 值高于25m Ω的判定为“不合格X ”。以上各评价试验的结果示于表1。[表1]
组成(重1评价结果加工性接触电阻PdAuSnInZnCuAg耐磨损性恒瀛值濯气体腐蚀润滑脂涂布实施例1164211--其余OOO&<9实施例218520.50.5--其余O&Θ@ 实施例3185211--其余OQd◎@实施例4185212.8--其余O OO&实施例418521.81.8--其余O &@@实施例5185230.5--其余O&O&实施例6204211--其余O G Q实施例7204231--其余O&GO◎实施例β205011--其余O◎OOO实施例9205031--其余O&OO 实施例10235711--其余O&OO@实施例111β42--0.5-其余O@@&@实施例121842--1-其余O&Q&&实施例131842--3-其余O G&@实施例141842--4.5-其余O&OO@实施例152042--3-其余OOOO 实施例162350--3-其余O e&O实施例1723S8--4.a-其余OOe&O比较例15011--其余OOOOQ比较例2:::丨如丨:4211--其余OOG&比较例3:·:Μ··4231--其余OOOO厶比较例4:::她::42--3-其余OO &厶比较例5::: :::11--其余OXOQ厶比较例6::::祁:::.·3011--其余.OXOOX比较例720421·ι:;:*:;:::--其余X---_比较例82050::::::14::::::--其余X----比较例β2030其余OX@X 现有例160-_- δ:::::其余OX& X现有例259-I --I:::丨其余OO&X *比较例、现有例的阴影部分是处于优选组成范围外的成分*比较例7、8的加工性差，无法制造试验材料，因此未测定耐磨损性、接触电阻。由表1可知，首先，现有的含Cu的接点材料(现有例1、幻的由润滑脂涂布导致的 接触电阻的升高显著，与各实施例的不含Cu且调整过Pd量的接点材料有很大不同。关于实施例的试验材料的各构成元素的作用，Pd如果低于优选范围，则耐磨损性 缺乏，如果高于优选范围，则因润滑脂而产生的接触电阻增大(根据与比较例1 4的对 比)。Au主要对耐腐蚀性造成影响，低于优选范围时的腐蚀试验的结果不理想(根据与比 较例5的对比)。关于Sn、In或Si的添加效果，如果添加量过多(比较例7、8)，则加工性 变差，无法制造试验材料。另一方面，不添加这些元素时(比较例9)，耐磨损性差，而且对接 触电阻的稳定性也会产生影响。由此，根据对制品(接点材料)的加工效率对作为接点材料的要求特性进行综合考虑，确认必须使各构成元素的组成范围处于优选范围内。产业上利用的可能性本发明是降低了电滑动部或机械滑动部中必须使用的润滑脂带来的影响的接点 材料，适合用于直流小型电动机。
权利要求
1.一种滑动接点材料，其特征在于，含有40 60重量％的Au、15 25重量％的Pd， 还必须含有Sn和In，并且Sn和h的含量以总量计为1 4重量％，其余部分为Ag。
2.—种滑动接点材料，其特征在于，含有40 60重量％的Au、15 25重量％的Pd， 还含有Zn，并且Si的含量为0. 1 5重量％，其余部分为Ag。
3.一种包层复合材料，其特征在于，以权利要求1或2所述的滑动接点材料作为表面 层，在所述表面层上接合由Cu或Cu合金中的任一种构成的基底层而得。
全文摘要
本发明是含有40～60重量％的Au、15～25重量％的Pd，还必须含有Sn和In，并且Sn和In的含量以总量计为1～4重量％，其余部分为Ag的滑动接点材料；以及含有40～60重量％的Au、15～25重量％的Pd，还含有Zn，并且Zn的含量为0.1～5重量％，其余部分为Ag的滑动接点材料。本发明的滑动接点材料不易受到与使用接点材料时必须使用的润滑脂的相互作用的影响，接触电阻的稳定性良好，可长时间使用。
文档编号H01H1/023GK102138191SQ201080002521
公开日2011年7月27日 申请日期2010年5月28日 优先权日2009年5月28日
发明者佐藤智和, 竹内顺一, 麻田敬雄 申请人:田中贵金属工业株式会社