專利名稱：含硫化物的自潤滑滑動電接觸材料的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種滑動電接觸材料，特別涉及一種含硫化物的自潤滑滑動電接觸材料。
背景技術：
換向器和電刷片是小型直流電動機的核心部件，工作中其承受的主要載荷是載電條件下的滑動摩擦，滑動摩擦磨損和電弧侵蝕對材料造成的損傷是換向器和電刷失效，并最終導致微電機失效的主要原因。而且，電接觸過程中由于機械摩擦和電流作用所產生的溫升會使加工硬化的材料產生再結晶，降低其硬度和耐磨性，進一步加劇了材料的機械磨損。特別地，當直流微電機工作于低溫狀態時(如_40°C)，由于此時環境中的水蒸氣大 部分凝結，無法在換向器和電刷的接觸面上形成有效的水分子潤滑膜，機械磨損更加嚴重。同時，在沒有水膜分隔的情況下，換向器和刷片的新鮮金屬表面直接接觸，粘著現象嚴重。這一方面增大材料的粘著磨損程度，另一方面由于“粘著-滑動”現象的出現，使換向器和電刷之間的接觸變得不穩定，促使非換向期出現較嚴重的電弧現象，電弧侵蝕大大增加。因此，低溫工作條件下，換向器和電刷的損傷速率明顯提高，微電機壽命顯著縮短。潤滑膜的存在一方面可以有效降低摩擦系數，減小機械磨損；另一方面可以減少新鮮金屬表面的直接接觸，防止“粘著-滑動”現象引起的非換向期電弧損傷。從而延長換向器和電刷的使用壽命，提高其工作穩定性，使直流微電機的性能和壽命得以提高。尤其在低溫、干燥條件下，潤滑膜的存在顯得更加重要。同時，考慮到換向器和電刷工作時需要保證低而穩定的接觸電阻，因此其表面的潤滑膜不能夠對接觸電阻造成明顯影響。目前，中國發明專利200910303094. 9、200910303091· 5 和 200910303095. 3 報道了采用熔點較低、抗氧化性較差的堿金屬(如Li、Na、K)對滑動式電接觸銀合金進行合金化，以獲得自潤滑效果的技術。并且，堿土金屬(如Mg)、過渡族金屬(如Zn)等也具有類似作用。然而，使用中發現，這類利用合金元素選擇性氧化獲得的自潤滑效果有其局限性，在低溫、干燥的條件下，用這類合金制作的換向器和電刷仍然存在磨損速率較快、電弧損傷較大等問題，難以充分滿足使用要求。

發明內容
本發明針對現有滑動電接觸合金材料存在的不足，提供一種含硫化物的自潤滑滑動電接觸材料，該材料可以大大的改善其自潤滑性能，本發明所述材料具有優良的自潤滑、耐磨損、抗電弧等性能，該材料可以單獨使用，也可以作為工作層復合在銅或銅合金表面使用。所述復合材料用于制作直流微電機的換向器，特別是低溫條件下工作的換向器，可以提高使用壽命、接觸穩定性及可靠性。本發明的技術方案是本發明的第一種含硫化物的自潤滑滑動電接觸材料中Cu為2 8%重量百分含量；Ni為O. I 1%重量百分含量；MoS2為O. 5 2%重量百分含量，余量為Ag。本發明的第二種含硫化物的自潤滑滑動電接觸材料中Cu為2 8%重量百分含量；，Ni為O. Γ %重量百分含量；MoS2為O. 5 2%重量百分含量；RE為O. 05 1%重量百分含量，余量為Ag。本發明的第三種含硫化物的自潤滑滑動電接觸材料中Cu為2 8%重量百分含量；Ni為O. I 1%重量百分含量；Zn為I 5%重量百分含量；MoS2為O. 5 2%重量百分含量,余量為Ag。本發明的第四種含硫化物的自潤滑滑動電接觸材料中Cu為2 8%重量百分含量；Ni為O. I 1%重量百分含量；MoS2為O. 5 2%重量百分含量；Zn為I 5%重量百分含量，RE為O. 05^1%重量百分含量，余量為Ag。第二種和四種材料中RE為La或Ce或La和Ce的組合。 上述任一種含硫化物的自潤滑滑動電接觸材料作為工作層，銅或銅合金為基層，含硫化物的自潤滑滑動電接觸材料部分或全部覆蓋在銅或銅合金的表面，制成兩層復合材料。由上述任一種復合材料制作的換向器和米用所述換向器制作的微電機。本發明所述的滑動電接觸材料制備工藝為I)采用水霧化法制備AgCuNi、AgCuZnNi、AgCuNiRE、AgCuZnNiRE合金粉末，并且取粉末顆粒的最大等效直徑小于20 μ m的合金粉末。2)將上述合金粉末與MoS2粉末混合均勻，其中MoS2粉末顆粒的等效直徑為I 5 μ m03)將混合均勻的粉末進行等靜壓壓制，壓制壓力為6(Tl00MPa，保壓時間彡60S。4)將壓制好的坯料置于氨分解或純氫氣氛中進行燒結，燒結溫度70(T85(TC，燒結時間彡2h。5)將燒結好的坯料進行擠壓，擠壓比彡20。6)將擠壓好的坯料通過軋制、中間退火、拉拔等工序，制備成帶材或絲材。7)采用熱軋、溫軋或冷軋復合技術，將上述帶材或絲材與銅或銅合金進行復合，制作成層狀復合材料。其中本發明所述含硫化物的自潤滑滑動電接觸材料為工作層，銅或銅
合金為基層。本發明所述材料中，MoS2是一種優良的固體潤滑材料，其潤滑性能源于特殊的晶體結構。MoS2具有六方結構，容易發生層間滑移，剪切強度低，因此在滑動摩擦時可以產生良好的潤滑效果，降低摩擦系數，減小磨損，并防止金屬粘著。尤其是在沒有足夠濕度的干燥條件下，其潤滑性能仍然良好，因此對于低溫、干燥條件下使用電接觸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%，則其自潤滑性能不能充分發揮；如果其添加量大于2%，則對接觸電阻的影響偏大。本發明的優點為I)采用本發明的材料制作微電機換向器，具有優良的自潤滑、耐磨損、抗電弧等性能，用于低溫、干燥條件工作的微電機中，可以提高微電機的穩定性和使用壽命。2)本發明采用現有的制粉、成形、燒結、壓力加工和熱處理技術進行生產，設備和工藝技術不需要特殊的改造，生產中易于實施。
3)利用本發明的合金制作層狀復合材料時，可以采用現有的AgCuNi系銀合金/銅或銅合金電接觸復合帶材的工藝和設備進行生產，技術易于掌握和實施，基本不會增加生產成本。4)本發明采用霧化法制備AgCuNi、AgCuZnNi、AgCuNiRE、AgCuZnNiRE合金粉末，其成分均勻性高；而后采用混粉、等靜壓成形、擠壓加工等技術生產換向器材料，可以有效地保證MoS2在材料中分布的均勻性，并且材料可以達到完全致密化。本發明合理利用固體潤滑劑的優良特性，在AgCuNi、AgCuZnNi、AgCuNiRE、AgCuZnNiRE合金(AgCuNi系銀合金)中添加自潤滑組元MoS2,大大改善了材料的的自潤滑性能，用于制作直流微電機的換向器，特別是低溫條件下工作的換向器，可以提高使用壽命、接觸穩定性及可靠性，滿足市場需求。本發明所述含硫化物的自潤滑滑動電接觸材料可以單獨使用，也可以作為工作層復合在銅或銅合金表面使用。
具體實施例方式實施例I至32的含硫化物的自潤滑滑動電接觸材料各組分的配比見表I :表I各實施例化學成分(重量百分數)
權利要求
1.一種含硫化物的自潤滑滑動電接觸材料，其特征在于，該材料由&1、附1052和Ag組成，各組分重量百分含量為Cu為2 8%重量百分含量；Ni為O. 1 1%重量百分含量；MoS2為O.5 2%重量百分含量,余量為Ag。
2.一種含硫化物的自潤滑滑動電接觸材料，其特征在于，該材料由Cu、Ni、MoS2, RE和Ag組成，各組分重量百分含量為Cu為2 8%重量百分含量；，Ni為O. f 1%重量百分含量；MoS2為O. 5^2%重量百分含量；RE為O. 05^1%重量百分含量，余量為Ag。
3.根據權利要求2所述的材料，其特征在于，所述RE為La或Ce或La和Ce的組合。
4.一種含硫化物的自潤滑滑動電接觸材料，其特征在于，該材料由Cu、Ni、Zn、MoS2和Ag組成，各組分重量百分含量為Cu為疒8%重量百分含量；Ni為O.廣1%重量百分含量；Zn為1 5%重量百分含量；MoS2為O. 5 2%重量百分含量,余量為Ag。
5.一種含硫化物的自潤滑滑動電接觸材料，其特征在于，該材料由Cu、Ni、Zn、MoS2、RE和Ag組成，各組分重量百分含量為Cu為2 8%重量百分含量；，Ni為O. Γ %重量百分含量；Ζη為I 5%重量百分含量，MoS2為O. 5 2%重量百分含量；RE為O. 05 1%重量百分含量，余量為Ag。
6.根據權利要求5所述的材料，其特征在于，所述RE為La或Ce或La和Ce的組合。
7.含硫化物的自潤滑滑動電接觸復合材料，其特征在于，用權利要求1-6任一所述的材料作為工作層，銅或銅合金為基層，所述滑動電接觸材料部分或全部覆蓋在銅或銅合金的表面。
8.一種微電機換向器，其特征在于，使用權利要求7所述的任一復合材料。
9.一種微電機，其特征在于，使用權利要求8所述的換向器。
全文摘要
本發明涉及一種含硫化物的自潤滑滑動電接觸材料，該材料中Cu為2～8%重量百分含量；Ni為0.1～1%重量百分含量；MoS2為0.5～2%重量百分含量，余量為Ag。本發明所述材料具有優良的自潤滑、耐磨損、抗電弧等性能，該材料可以單獨使用，也可以作為工作層復合在銅或銅合金表面使用。所述復合材料用于制作直流微電機的換向器，特別是低溫條件下工作的換向器，可以提高使用壽命、接觸穩定性及可靠性。
文檔編號C22C5/08GK102876913SQ20121033010
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月7日 優先權日2012年9月7日
發明者章應, 徐永紅 申請人:重慶川儀自動化股份有限公司