Ni金属粒子分散型Ag-Ni系合金滑动接点材料及金属包层复合材料以及用其做成的直流小型电机制造技术

本发明专利技术的目的是提供滑动接点材料，所述材料具有不含Ｃｄ这样的有害物质的合金组成，其接触电阻特性优异，电性能良好且不随时间变化，与以往的滑动接点材料相比，具有在实用上毫不逊色的耐磨性。用这种耐久性优异的滑动接点材料制作直流小型电机的整流元件，可实现电机的长寿命化。本发明专利技术的Ｎｉ金属粒子分散型Ａｇ－Ｎｉ系合金滑动接点材料用于通过机械滑动动作进行电气开闭的滑动部。混合搅拌０．７～３．０重量％的Ｎｉ粉、作为添加剂的换算成金属为０．０１～０．５０重量％的Ｌｉ的Ｌｉ↓［２］ＣＯ↓［３］和余量的Ａｇ粉，形成均匀分散的混合物，再对该混合物进行成形处理和烧结处理而制得上述滑动接点材料。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通过机械滑动动作进行电气开闭的滑动部所用滑动接点材料，特别涉及CD播放器执行CD进出的装载机构或者移动读取CD信号用的快进机构中使用的直流小型电机整流元件，以及通过充电式电池驱动的家电产品中使用的直流小型电机用整流元件(包括接地环、旋转开关等)所用的滑动接点材料。
技术介绍
近年，在上述
有关新的滑动接点材料开发的研究一直踊跃进行。关于这种滑动接点材料，可以说是将接点使用时的磨耗达到理想状态而且实现低接触电阻最重要的开发课题。本来，降低滑动接点材料的接触电阻，通过提高所用接点材料的导电性，确保接触材料之间接触良好或者使之密接就可实现。但是，这种材料在滑动的时候，接触材料之间接触或密接程度越高，其摩擦阻力越大，要克服摩擦进行滑动，就会出现明显的磨损现象。也就是说，滑动接点材料如果不控制上述原本就互相矛盾的现象，是不可能获得特性更理想的产品的。另外，这种滑动接点的磨损现象在学术上尚有许多未解之迷，所以，一般认为，想通过改进滑动接点材料来控制磨损现象是非常困难的。这种滑动接点材料的磨损大致上有熔敷磨损和划刮磨损两种。通常，滑动接点材料的表面即使加工得很平滑，在微观上也并非完全平面，而是大量存在微小的凹凸。与此金属表面接触，外观看起来好象是大面积接触，其实是表面存在的那些微细凹凸中的突起部分在互相接触。所谓真接触面积小于表观接触面积。因此，在此真接触部位，即接触的突起部承受很大的压力，使接触金属之间发生熔敷现象，由此便产生软质金属开裂变成硬质金属这样一种熔敷磨损现象。另外，在不同硬度材料互相接触的情况下，或虽然是软质金属接触，但其中一方含有硬颗粒时，软质金属会受到硬质金属的机械性剪切而产生划刮磨损现象。这些磨损现象主要取决于接触金属材料的硬度和金属间的结合性等，所以滑动接点材料的磨损，基本上与接触压力成正比，随材料硬度的增加而减少。但是，接触时的温度和湿度变化、腐蚀性成分、有机蒸汽、尘埃等的存在，也会使磨损现象变得明显。这种磨损现象的变化是源于接点部接触状态的变化，所以引起接触电阻增加，对稳定维持低接触电阻产生很大的影响。举例具体来说，在直流小型电机中装入使用了滑动接点材料的金属包层复合材料制成整流元件时，上述磨损现象是在高速旋转驱动马达的情况下在整流元件和刷子之间发生的。也就是说，构成整流元件的滑动接点材料受到长时间的接触摩擦，加上由滑动产生的摩擦热，上述熔敷磨损和划刮磨损同时产生。由于这种磨损现象的产生，造成滑动接点材料表面磨削，产生磨损粉，接触电阻增加，或者使磨损粉落于整流元件缝隙内造成导通短路，或者成为噪音源。如果这种磨损现象继续进行，则在使用了滑动接点材料的金属包层复合材料中，设于金属包层复合材料表层的金属即滑动接点材料会由于磨损而破坏，而且磨损一直发展到其下面的基材。出现这种磨损状态时，易氧化的基材金属裸露出来，形成的基材金属氧化物，往往带来种种电气故障。因此可以说，在使用所谓双层或三层金属包层复合材料做整流元件的情况下，构成各层的合金材料的改良是亟待解决的重要课题。近年来，CD播放器中取出、放入CD的装载机构或者移动读出CD信号的快进机构中所用直流小型电机整流元件的滑动接点材料，以及通过充电式电池驱动的家电产品所用直流小型电机整流元件的滑动接点材料，有的是表面层使用1～2重量％的Cd、余量为Ag的Ag-Cd合金，基底层使用Cu或Cu合金的双层金属包层复合材料(例如Ag99-Cd1/Cu)；有的是表面层使用1～2重量％的Cd、0.01～0.70重量％的Ni、余量为Ag的Ag-Cd-Ni合金，基底层使用Cu或Cu合金的双层金属包层复合材料(例如Ag97.7-Cd2-Ni0.3/Cu)等。上述()内记载的「合金组成/Cu」表示双层结构的金属包层复合材料，「/」表示表面层和基底层的界面。另外，在合金组成元素后面记载的数字表示重量％值。这种Ag-Cd合金或Ag-Cd-Ni合金都是电性能、硬度、低接触电阻特性优异的材料。例如，日本专利公报平2-60745号揭示了由1～5重量％的Sn和Cd中的至少一种元素和余量为Ag的Ag合金构成的直流小型电机整流元件用滑动接点材料。但是，如果考虑到当今的环境问题等情况，包含有害元素Cd的滑动接点材料的制造及其使用都是不理想的。其他合金系列还使用Ag-Cu合金及Ag-Cu-Cd合金等。但是，这些滑动接点材料虽然在使用初期的接触电阻都较低，但其接触电阻会随时间变化。因此，存在使用了充电式电池的脉冲形成电路等产品价值低劣的问题。也就是说，将这些合金系的滑动接点材料用于马达时，因为随着时间的变化接触电阻会升高，所以马达的启动电压增高，电池电动势下降，最后导致马达无法启动。其结果是，表现出电池充电次数增加，电池本身的寿命缩短的不良倾向。此外，日本专利公开公报昭58-104140号揭示了在Ag中添加1～10重量％的Zn和0.5～1.0重量％的选自Te、Co、Ni、Cu、Ge、Ti、Pb的至少一种元素而构成的Ag-Zn系合金滑动接点材料。这种滑动接点材料利用Te、Co、Ni、Cu、Ge、Ti、Pb比Zn更容易氧化的性质，通过包含这些金属，抑制Zn的氧化，保持滑动接点材料的耐硫化性，润滑性，提高耐磨性，以及实现低接触电阻的稳定化。但是，这种滑动接点材料与上述Ag-Cu合金等同样，虽然初期的接触电阻较低，但接触电阻会随时间发生变化，所以使用时间变长，接触电阻升高。在日本专利公开公报平8-260078号揭示了Ag-Zn合金和Ag-Zn-Ni合金的滑动接点材料。这些材料虽然接触电阻低，但还不能说是可控制磨损现象、提高马达寿命的滑动接点材料。如上所述，现有滑动接点材料，对于目前小型化的CD播放器的装载机构技术规格、快进技术规格还不能充分满足。随着CD播放器的小型化，其内部所用马达也要小型化，但CD播放器装载机构的技术规格本身与马达的大小无关，与所需转矩相同。因此，即使马达小型化，做成1万转/分以上的高速旋转，通过齿轮也可制得具备所需转矩的小型马达。但是，在1万转/分以上的高速旋转区域，现有滑动接点材料的特性是满足不了要求的，所以，人们还在极力寻求耐久性更好的滑动接点材料。专利技术的揭示本专利技术的目的在于提供一种滑动接点材料，它具有不含Cd这样的有害物质的合金组成，其接触电阻特性优异，电性能良好且不随时间变化，与以往的滑动接点材料相比，具有在实用上毫不逊色的耐磨性。此外，将这种耐久性优异的滑动接点材料用于制造直流小型电机的整流元件，可实现电机的长寿命化。本专利技术者们进行研究后发现，使用Ni金属粒子分散型Ag-Ni系合金滑动接点材料可解决上述课题。混合搅拌0.7～3.0重量％的Ni粉、作为添加剂的换算成金属为0.01～0.50重量％的Li的Li2CO3和余量的Ag粉，形成均匀分散的混合物，再对该混合物进行成形处理和烧结处理就可获得上述Ni金属粒子分散型Ag-Ni系合金滑动接点材料。本专利技术的Ni金属粒子分散型Ag-Ni系合金滑动接点材料是一种在Ag基体中分散Ni金属粒子的Ag-Ni系合金，而且还适当地分散了Li2CO3。在此材料中分散的Li2CO3在滑动过程中在材料表面形成LiOH·H2O薄膜，起到滑动部位润滑剂的作用，减少摩擦阻力，提高耐磨性。以往的滑动接点材料，例如Ag本文档来自技高网...

【技术保护点】
Ｎｉ金属粒子分散型Ａｇ－Ｎｉ系合金滑动接点材料，所述材料用于通过机械滑动动作进行电气开闭的滑动部，其特征在于，混合搅拌０．７～３．０重量％的Ｎｉ粉、作为添加剂的换算成金属为０．０１～０．５０重量％的Ｌｉ的Ｌｉ↓［２］ＣＯ↓［３］和余量的Ａｇ粉，形成均匀分散的混合物，再对该混合物进行成形处理和烧结处理而制得。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：中村启次，本间武将，桥本康弘，坂口理，种市健吾，山本俊哉，
申请(专利权)人：马渊马达株式会社，田中贵金属工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]