一种银基稀土合金材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种银基稀土合金材料，其特征在于：其包含下述成分：Cu?0.1～8％；Ni?0.01％～0.5％；Sm?0.01％～0.3％；以及Ag，Ag补足至100％，所述百分比皆为相对于银基稀土合金材料的质量百分比。本发明专利技术克服了现有的银基复合材料不适用于微电机的高温环境致使寿命大大降低，或适用于微电机的银基复合材料由于添加稀土元素而导致材料延伸率大幅下降，不利于材料加工等缺陷，提供了一种新的银基稀土合金材料及其制备方法和应用。本发明专利技术的银基稀土合金材料具有良好的延伸率，再结晶温度高，高温下硬度高，耐磨性好等特点，适用于作为滑动电接触材料，尤其能够用于制作微电机换向器等零件，在70℃的高温环境下仍具有质量好、寿命长的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种银基稀土合金材料及其制备方法和应用。
技术介绍
长期以来，在电接触材料中形成了以Ag-Cu为主的固溶强化型系列合金以及以 Ag-Ni为主的弥散强化型系列合金。其中以Ag-Cu合金应用最为广泛。但Ag-Cu合金在工业气氛下，尤其在高温、高湿和含硫化氢气氛中，表面容易生成不导电的硫化物膜和氧化物膜，导致接触电阻不稳定，接触可靠性降低。同时，由于铜含量较低，合金的再结晶温度低 (约260°C )，电机工作环境下的高温易使换向器片局部软化甚至熔化，极大地加速磨损过程。并且电机在工作时产生的电弧一方面会造成换向器沟槽附近极片边缘材料的快速损耗，另一方面使聚集在沟槽中的磨屑颗粒表面熔化而相互焊接，与极片边缘形成冶金连接， 造成极片早期短路。Ni是Ag合金的晶粒细化剂，能够稳定产品尺寸，显著提高基体材料的耐磨性和耐腐蚀性，并进一步提高材料的抗电弧侵蚀性能；另外由于Ag-Cu合金有偏析倾向，添加适量的Ni能够显著减少合金偏析。但由于即使在高温(约1000°C )下，Ni与Ag基体也几乎不互溶，Ni在银合金基体中极易偏聚，对熔铸银基体的组织均勻性有很大影响。因此高M含量(0. 5% )的Ag-Cu合金在熔炼方面还存在一定的困难。目前，日本田中公司的AgCu4Nia5 合金材料的水平处于世界领先地位。稀土元素在贵金属电接触材料中已得到良好的应用。将稀土加入合金中，主要起内部氧化作用。稀土氧化物在晶界上呈弥散分布，在这些弥散的质点附近形成位错环，可以进一步强化基体。因此，稀土元素是一种强烈的脱氧剂，能有效夺取合金中的氧，在保持基体材料优良导电性和导热性的前提下，对合金基体具有明显的强化作用。同时能够细化基体晶粒，在一定程度上缓解合金组织和结构的不稳定性问题，这正是当前Ag-Cu-Ni合金材料所需要解决的问题之一。Zn由于具有较高的蒸汽压，在较低的温度下能够挥发形成锌蒸汽。在换向器的工作环境中，锌蒸汽的挥发吸热，能够消耗大量的电弧能量，同时产生的锌蒸汽能够起到有效的灭弧和表面自洁作用。近年来随着家用电器等的小型化，往往将微电机安装在发热元件的附近。高温环境对微电机的耐磨性造成严重影响，使得换向器的寿命大大降低。为了进一步提高换向器材料的耐磨性能及耐电蚀性能，一些学者提出了向Ag-Cu合金中添加微量稀土元素等的方法，其中一些也起到了较好的效果。CN 101029362A(公开日2007.09.05)公开了一种新型银铜稀土材料，其各成分的质量百分比含量为Sn 0. 3-0. 8%, Ce 0. 3-0. 8%，余量为AgCu6 合金。该材料提高了 AgCu6合金电接触材料的耐磨性，耐电弧烧蚀性能和抗熔焊性能。CN 101(^9361(公开日2007.09.05)公开了一种新型银稀土合金电接触材料，其各成分的质量百分比含量为Cu 4-8%,Ni 0.5-1.5%，余量为AgCea5合金，该材料提高了 Ag-Ce合金电接触材料的耐磨损能力并细化了晶粒，从而改善Ag-Ce合金的力学性能。CN 101246758(公开日2008. 08. 20)公开了一种适用于弱电流的滑动电接触材料。其中所述基体材料为 Ag-Cu-Ni 或 Ag-Cu-Zn-Ni，稀土元素为 La 和 / 或 Ce。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服了现有的银基复合材料不适用于微电机的高温环境致使寿命大大降低，或适用于微电机的银基复合材料由于添加稀土元素而导致材料延伸率大幅下降，不利于材料加工等缺陷，提供了一种新的银基稀土合金材料及其制备方法和应用。本专利技术的银基稀土合金材料具有良好的延伸率，利于冷加工变形，再结晶温度高，组织结构稳定，高温下硬度高，耐磨性好等特点，适用于作为滑动电接触材料，尤其是轻、中等负荷微电机用滑动电接触材料。其能与铜或铜合金复合后制成微电机换向器等零件，用于家用电器等的小型直流电动机，尤其制作的换向器高温接触电阻小而稳定，耐电侵蚀及耐机械磨损性能高，在约70°C的高温环境下仍具有质量好、寿命长的优点。本专利技术提供了一种银基稀土合金材料，其包含下述成分Cu 0. 1 8%，较佳的为4 6. 5%;Ni 0. 01% 0. 5%，较佳的为0. 2 0. 4% ;Sm 0. 01% 0. 3%，较佳的为 0. 1 0. 25 % ；以及Ag，Ag补足至100 %，所述百分比皆为相对于银基稀土合金材料的质量百分比。其中，Cu、Ni和Sm弥散于Ag中。在本专利技术一较佳的实施方式中，所述的银基稀土合金材料中还包括aiO. 01 0. 6%，更佳的为0. 15 0. 45% ；百分比为相对于银基稀土合金材料的质量百分比。其中， Zn固溶于银基稀土合金材料中的其他金属成分中。其中，本专利技术的银基稀土合金材料较佳的由包括下述步骤的方法制得①将金属原料在氩气保护下熔炼并浇铸得铸锭；②将该铸锭于760 800°C进行均勻化热处理；③表面处理；④冷轧使铸锭发生预变形，该铸锭在厚度方向上的预变形量为40% 50% ；⑤在真空条件或氨分解气的气氛下，于650°C 700°C进行退火；⑥中轧；⑦于680°C 70(TC，在氮气和氢气气氛下进行保护退火，即可；其中，所述的金属原料包括下述质量百分比的金属元素Cu 0. 1 8%，较佳的为 4 6. 5%;Ni 0. 01% 0. 5%，较佳的为 0. 2 0. 4%;Sm 0. 01% 0. 3%，较佳的为 0. 1 0. 25% ；以及Ag，Ag补足至100%。较佳的，所述的金属原料中还包括0.01 0.6%，更佳的为0. 15 0. 45%的Si元素，百分比为相对于金属原料总质量的百分比。所述的金属元素可以纯金属的形式和/或合金的形式作为金属原料。所述合金可任意选择，只要使金属原料中各金属元素的总量满足上述质量百分比即可。步骤①中，所述金属原料的纯度可根据本领域此类材料的常规纯度进行选择，较佳的为 Ag 彡 99. 99%,Cu 彡 99. 99%,Zn 彡 99. 99%,Ni 彡 99. 99%, Sm 彡 99. 96%，百分比皆为质量百分比。步骤②中，所述的均勻化热处理的时间可根据本领域常识进行选择，较佳的为 2. 5 3小时。步骤③中，所述的表面处理指主要采用钢丝刷或砂纸等去除材料表面氧化点、黑5点或杂物等缺陷。步骤④中，所述的预变形能够赋予最终得到的银基稀土合金材料良好的冷加工性能。步骤⑤中，所述的退火时间可根据本领域常识进行选择，较佳的为1. 5 2小时。步骤⑦中，所述的保护退火的时间可根据本领域常识进行选择，较佳的为10 15 分钟；所述的保护退火较佳的在连热炉中进行。本专利技术中，所述的熔炼、浇铸、冷轧和中轧均可根据本领域常规方法进行。本专利技术还提供了所述的银基稀土合金材料的制备方法，其包括下述步骤①将金属原料在氩气保护下熔炼并浇铸得铸锭；②将该铸锭于760 800°C进行均勻化热处理；③表面处理；④冷轧使铸锭发生预变形，该铸锭在厚度方向上的预变形量为40% 50% ；⑤在真空条件或氨分解气的气氛下，于650°C 700°C进行退火；⑥中轧；⑦于680°C 700°C，在氮气和氢气气氛下进行保护退火，即可；其中，步骤① ⑦ 皆同前述。在本专利技术一较佳的实施方式中，将所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种银基稀土合金材料，其特征在于：其包含下述成分：Ｃｕ　０．１～８％；Ｎｉ　０．０１％～０．５％；Ｓｍ　０．０１％～０．３％；以及Ａｇ，Ａｇ补足至１００％，所述百分比皆为相对于银基稀土合金材料的质量百分比。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王新建，王耀东，于磊，阮文魁，
申请(专利权)人：上海集强金属工业有限公司，
类型：发明
国别省市：31