专利名称：含硫化物的自润滑滑动电接触材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种滑动电接触材料，特别涉及一种含硫化物的自润滑滑动电接触材料。
背景技术：
换向器和电刷片是小型直流电动机的核心部件，工作中其承受的主要载荷是载电条件下的滑动摩擦，滑动摩擦磨损和电弧侵蚀对材料造成的损伤是换向器和电刷失效，并最终导致微电机失效的主要原因。而且，电接触过程中由于机械摩擦和电流作用所产生的温升会使加工硬化的材料产生再结晶，降低其硬度和耐磨性，进一步加剧了材料的机械磨损。特别地，当直流微电机工作于低温状态时(如_40°C)，由于此时环境中的水蒸气大 部分凝结，无法在换向器和电刷的接触面上形成有效的水分子润滑膜，机械磨损更加严重。同时，在没有水膜分隔的情况下，换向器和刷片的新鲜金属表面直接接触，粘着现象严重。这一方面增大材料的粘着磨损程度，另一方面由于“粘着-滑动”现象的出现，使换向器和电刷之间的接触变得不稳定，促使非换向期出现较严重的电弧现象，电弧侵蚀大大增加。因此，低温工作条件下，换向器和电刷的损伤速率明显提高，微电机寿命显著缩短。润滑膜的存在一方面可以有效降低摩擦系数，减小机械磨损；另一方面可以减少新鲜金属表面的直接接触，防止“粘着-滑动”现象引起的非换向期电弧损伤。从而延长换向器和电刷的使用寿命，提高其工作稳定性，使直流微电机的性能和寿命得以提高。尤其在低温、干燥条件下，润滑膜的存在显得更加重要。同时，考虑到换向器和电刷工作时需要保证低而稳定的接触电阻，因此其表面的润滑膜不能够对接触电阻造成明显影响。目前，中国发明专利200910303094. 9、200910303091· 5 和 200910303095. 3 报道了采用熔点较低、抗氧化性较差的碱金属(如Li、Na、K)对滑动式电接触银合金进行合金化，以获得自润滑效果的技术。并且，碱土金属(如Mg)、过渡族金属(如Zn)等也具有类似作用。然而，使用中发现，这类利用合金元素选择性氧化获得的自润滑效果有其局限性，在低温、干燥的条件下，用这类合金制作的换向器和电刷仍然存在磨损速率较快、电弧损伤较大等问题，难以充分满足使用要求。
发明内容
本发明针对现有滑动电接触合金材料存在的不足，提供一种含硫化物的自润滑滑动电接触材料，该材料可以大大的改善其自润滑性能，本发明所述材料具有优良的自润滑、耐磨损、抗电弧等性能，该材料可以单独使用，也可以作为工作层复合在铜或铜合金表面使用。所述复合材料用于制作直流微电机的换向器，特别是低温条件下工作的换向器，可以提高使用寿命、接触稳定性及可靠性。本发明的技术方案是本发明的第一种含硫化物的自润滑滑动电接触材料中Cu为2 8%重量百分含量；Ni为O. I 1%重量百分含量；MoS2为O. 5 2%重量百分含量，余量为Ag。本发明的第二种含硫化物的自润滑滑动电接触材料中Cu为2 8%重量百分含量；，Ni为O. Γ %重量百分含量；MoS2为O. 5 2%重量百分含量；RE为O. 05 1%重量百分含量，余量为Ag。本发明的第三种含硫化物的自润滑滑动电接触材料中Cu为2 8%重量百分含量；Ni为O. I 1%重量百分含量；Zn为I 5%重量百分含量；MoS2为O. 5 2%重量百分含量,余量为Ag。本发明的第四种含硫化物的自润滑滑动电接触材料中Cu为2 8%重量百分含量；Ni为O. I 1%重量百分含量；MoS2为O. 5 2%重量百分含量；Zn为I 5%重量百分含量，RE为O. 05^1%重量百分含量，余量为Ag。第二种和四种材料中RE为La或Ce或La和Ce的组合。 上述任一种含硫化物的自润滑滑动电接触材料作为工作层，铜或铜合金为基层，含硫化物的自润滑滑动电接触材料部分或全部覆盖在铜或铜合金的表面，制成两层复合材料。由上述任一种复合材料制作的换向器和米用所述换向器制作的微电机。本发明所述的滑动电接触材料制备工艺为I)采用水雾化法制备AgCuNi、AgCuZnNi、AgCuNiRE、AgCuZnNiRE合金粉末，并且取粉末颗粒的最大等效直径小于20 μ m的合金粉末。2)将上述合金粉末与MoS2粉末混合均匀，其中MoS2粉末颗粒的等效直径为I 5 μ m03)将混合均匀的粉末进行等静压压制，压制压力为6(Tl00MPa，保压时间彡60S。4)将压制好的坯料置于氨分解或纯氢气氛中进行烧结，烧结温度70(T85(TC，烧结时间彡2h。5)将烧结好的坯料进行挤压，挤压比彡20。6)将挤压好的坯料通过轧制、中间退火、拉拔等工序，制备成带材或丝材。7)采用热轧、温轧或冷轧复合技术，将上述带材或丝材与铜或铜合金进行复合，制作成层状复合材料。其中本发明所述含硫化物的自润滑滑动电接触材料为工作层，铜或铜
合金为基层。本发明所述材料中，MoS2是一种优良的固体润滑材料，其润滑性能源于特殊的晶体结构。MoS2具有六方结构，容易发生层间滑移，剪切强度低，因此在滑动摩擦时可以产生良好的润滑效果，降低摩擦系数，减小磨损，并防止金属粘着。尤其是在没有足够湿度的干燥条件下，其润滑性能仍然良好，因此对于低温、干燥条件下使用电接触材料具有良好的改善效果。如果MoS2的添加量(重量百分比，下同)小于O. 5%，则其自润滑性能不能充分发挥；如果其添加量大于2%，则对接触电阻的影响偏大。本发明的优点为I)采用本发明的材料制作微电机换向器，具有优良的自润滑、耐磨损、抗电弧等性能，用于低温、干燥条件工作的微电机中，可以提高微电机的稳定性和使用寿命。2)本发明采用现有的制粉、成形、烧结、压力加工和热处理技术进行生产，设备和工艺技术不需要特殊的改造，生产中易于实施。
3)利用本发明的合金制作层状复合材料时，可以采用现有的AgCuNi系银合金/铜或铜合金电接触复合带材的工艺和设备进行生产，技术易于掌握和实施，基本不会增加生产成本。4)本发明采用雾化法制备AgCuNi、AgCuZnNi、AgCuNiRE、AgCuZnNiRE合金粉末，其成分均匀性高；而后采用混粉、等静压成形、挤压加工等技术生产换向器材料，可以有效地保证MoS2在材料中分布的均匀性，并且材料可以达到完全致密化。本发明合理利用固体润滑剂的优良特性，在AgCuNi、AgCuZnNi、AgCuNiRE、AgCuZnNiRE合金(AgCuNi系银合金)中添加自润滑组元MoS2,大大改善了材料的的自润滑性能，用于制作直流微电机的换向器，特别是低温条件下工作的换向器，可以提高使用寿命、接触稳定性及可靠性，满足市场需求。本发明所述含硫化物的自润滑滑动电接触材料可以单独使用，也可以作为工作层复合在铜或铜合金表面使用。
具体实施例方式实施例I至32的含硫化物的自润滑滑动电接触材料各组分的配比见表I :表I各实施例化学成分(重量百分数)
权利要求
1.一种含硫化物的自润滑滑动电接触材料，其特征在于，该材料由&1、附1052和Ag组成，各组分重量百分含量为Cu为2 8%重量百分含量；Ni为O. 1 1%重量百分含量；MoS2为O.5 2%重量百分含量,余量为Ag。
2.一种含硫化物的自润滑滑动电接触材料，其特征在于，该材料由Cu、Ni、MoS2, RE和Ag组成，各组分重量百分含量为Cu为2 8%重量百分含量；，Ni为O. f 1%重量百分含量；MoS2为O. 5^2%重量百分含量；RE为O. 05^1%重量百分含量，余量为Ag。
3.根据权利要求2所述的材料，其特征在于，所述RE为La或Ce或La和Ce的组合。
4.一种含硫化物的自润滑滑动电接触材料，其特征在于，该材料由Cu、Ni、Zn、MoS2和Ag组成，各组分重量百分含量为Cu为疒8%重量百分含量；Ni为O.广1%重量百分含量；Zn为1 5%重量百分含量；MoS2为O. 5 2%重量百分含量,余量为Ag。
5.一种含硫化物的自润滑滑动电接触材料，其特征在于，该材料由Cu、Ni、Zn、MoS2、RE和Ag组成，各组分重量百分含量为Cu为2 8%重量百分含量；，Ni为O. Γ %重量百分含量；Ζη为I 5%重量百分含量，MoS2为O. 5 2%重量百分含量；RE为O. 05 1%重量百分含量，余量为Ag。
6.根据权利要求5所述的材料，其特征在于，所述RE为La或Ce或La和Ce的组合。
7.含硫化物的自润滑滑动电接触复合材料，其特征在于，用权利要求1-6任一所述的材料作为工作层，铜或铜合金为基层，所述滑动电接触材料部分或全部覆盖在铜或铜合金的表面。
8.一种微电机换向器，其特征在于，使用权利要求7所述的任一复合材料。
9.一种微电机，其特征在于，使用权利要求8所述的换向器。
全文摘要
本发明涉及一种含硫化物的自润滑滑动电接触材料，该材料中Cu为2～8%重量百分含量；Ni为0.1～1%重量百分含量；MoS2为0.5～2%重量百分含量，余量为Ag。本发明所述材料具有优良的自润滑、耐磨损、抗电弧等性能，该材料可以单独使用，也可以作为工作层复合在铜或铜合金表面使用。所述复合材料用于制作直流微电机的换向器，特别是低温条件下工作的换向器，可以提高使用寿命、接触稳定性及可靠性。
文档编号C22C5/08GK102876913SQ20121033010
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月7日 优先权日2012年9月7日
发明者章应, 徐永红 申请人:重庆川仪自动化股份有限公司