[发明专利]一种银基合金材料及其应用

说明书

技术领域

本发明具体的涉及一种银基合金材料及其应用。

背景技术

纯银具有最高的电导率，接触电阻稳定，被广泛应用于高导电性，中低电流范围的电接触材料。但纯银的力学性能较差，存在自然时效软化、在较大功率负荷条件下极易发生转移及熔焊等缺陷。合金化方法能够显著能够提高银材的硬度，强度和耐磨性。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Ag-Ni为主的弥散强化型系列合金。其中以银铜合金应用最为广泛。但银铜合金在工业气氛下，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，合金的软化温度低(～260℃)，电机工作过程中换向器与电刷片之间高速滑动摩擦，磁场作用下电流产生的焦耳热以及电弧三者作用产生的高温易使换向器片局部软化，换向器材料摩擦系数大幅度增加，加速了换向器片的早期失效。

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；并且在合金中加入少量Ni，能够进一步提高材料的抗电弧侵蚀性能。但由于即使在高温(～1000℃)下Ni与Ag基体几乎不互溶，Ni在银合金基体中极易偏聚，对熔铸银基体的组织均匀性有很大影响。因此高Ni含量的AgCu合金在熔炼方面还存在一定的困难。

对现有的技术文献检索表明，文献[China Patent CN 101029362A]通过添加Sn以及少量的Ce元素，提高了AgCu₆合金的硬度和耐磨性。在进一步的检索中，尚未发现提高Ag-Cu合金的软化温度方面的相关报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有的AgCu合金材料的软化温度较低，接触电阻不稳定，接触可靠性低，软化温度低，高温下硬度和耐磨性低的缺陷，而提供了一种银基合金材料。本发明的银基合金材料可作为轻、中等负荷微电机用滑动电接触材料，且软化温度高，高温下硬度好，耐磨性好。

本发明人发现：稀土元素Gd在合金中具有良好的合金化效果，能够改善合金的原始显微组织，显著提高合金基体的硬度和强度；同时稀土与合金可形成高熔点化合物，提高合金软化温度，改善合金高温下的硬度和强度。

因此本发明涉及一种银基合金材料，其包含下列成分：0.05％～0.5％的Ni，0.1％～0.8％的Gd，以及98.7％～99.85％的AgCu₄合金(合金中Ag为96wt.％，Cu为4wt.％)，以上百分比均为质量百分比。

较佳的，所述的银基合金材料包含下列成分：0.05％～0.15％的Ni，0.54％～0.8％的Gd，以及99.05％～99.41％的AgCu₄合金，以上百分比均为质量百分比。

本发明的银基合金材料可由本领域合金材料的常规方法制备，优选下述方法：以Ni、Gd、Ag和Cu为原料，按照上述质量百分比进行如下工序：

①真空氩气保护熔炼②铸锭700℃/3h均匀化热处理③表面处理④冷轧开坯⑤650℃-680℃/2.5-3h(真空)退火⑥中轧⑦700℃/1h(氮气+氢气保护退火)⑧精轧⑨得到银基合金材料。

较佳的，所述的银基合金材料也可由AgCu₄合金(合金中Ag为96wt.％，Cu为4wt.％)、Ni以及Gd作为原料进行上述工序制得。

本发明的制备方法中，原料Ni、Gd、Ag和Cu可以分别以纯金属的形式混合，也可以是其中的两种以上金属形成的合金与其他金属混合，然后进行后续工序，无论按照以上何种方式，只要保证各金属的质量百分比为本发明制备的合金材料中各成分的质量百分比即可。

本发明中，所述的Ag的纯度较佳的为≥99.99％，Cu的纯度较佳的为≥99.99％，Ni的纯度较佳的为≥99.99％，Gd的纯度较佳的为≥99.96％。以上百分比均为质量百分比。

本发明还涉及上述银基合金材料作为滑动电接触材料的应用。所述的滑动电接触材料较佳的为轻或中等负荷的微电机用滑动电接触材料。

除特殊说明外，本发明设计的原料和试剂均市售可得。

本发明的积极进步效果在于：

(1)本发明的银基合金材料是低Ni含量高强度的银铜稀土合金，其可作为轻、中等负荷微电机用滑动电接触材料。