[发明专利]一种含稀土元素的滑动电接触材料制造工艺

说明书

技术领域

本发明属于电接触材料制造技术领域，特别是一种含稀土元素的滑动电接触材料制造工艺，该工艺可以生产出具有优良组织的银基电接触材料，主要作为微电机换向器用的滑动触头合金材料使用。

 背景技术

微电机作为先进制造技术和新型电子信息技术紧密结合的高新技术产品，是视听电子设备、办公自动化设备、通信设备、汽车及家用电器制造业不可或缺的电子器件。换向器是微电机的核心元件之一，它与电刷配合，实现电流换向，推动电机运转。在实际工作条件下，换向器承受滑动磨损和电弧侵蚀的双重作用，同时还受到环境气氛中各种腐蚀介质的影响。因此，换向器材料需要具备良好的导电性、低接触电阻、耐腐蚀、抗氧化、耐磨损和耐电弧损伤等优良性能。

早期使用的含Cd的换向器材料，由于Cd毒对人体及环境的影响，已逐渐退出历史舞台。AgCd材料逐渐被AgCuNi材料替代，合金中加入少量的Ni能进一步提高材料的抗电弧侵蚀性能，但是AgCuNi材料在使用的过程中存在使用寿命短、稳定性差的问题。随着直流电机向微型化、高性能、长寿命等方向发展，现有材料的品质也需要不断改善，以满足市场的新要求。由于稀土元素的特殊性质，在AgCuNi合金的基础上添加一种或几种稀土元素，不仅可以提高合金的耐磨性及其高温稳定性，还可以提高抗电蚀能力和灭弧能力。

公开号为CN101246758A的滑动电接触材料为 Ag-Cu-Ni-Re或Ag-Cu-Zn-Ni-Re或Ag-Cu-Pd-Zn-Ni-Re合金，其中Re含量为0.01~0.5%，用于弱电流的滑动电接触材料。该材料提高了滑动接点的高温稳定性以及硬度和耐磨性。公开号为CN101217226A的一种新型银铜镍镁弱电接触材料，其在Ag-Cu-Ni系合金中添加Mg元素，其中Cu0.1~10.0%，Zn0.1~5.0%，Ni0.01~0.6%，Mg0.01~1.0%，通过添加Mg元素提高了电接触材料的耐高温、耐磨损、抗硫化、耐电弧烧蚀性和抗熔焊等性能，获得低而稳定的接触电阻，适合于用作弱电流工作条件下的滑动接点材料。公开号为CN101510473A的发明申请为银、铜、铈三元银合金，涉及中、小负荷低压电气的分段触头和滑动触头合金材料，其成分为3~10%Cu，0.3~0.7%Ce，余量Ag，该材料具有使用寿命长的特点。公开号为CN101676422A的发明申请提出一种滑动电接触材料，于PdCuNiAg合金中添加稀土元素的用于直流电动机的换向器材料，其中，Pd0.5~1.5%，Cu3.0~9.0%，Ni0.2~0.9%，稀土元素0.02~0.5%，余量为Ag，该材料具有良好的耐磨性和抗电弧能力。以上电接触材料多在弱电流条件下使用，均是通过真空感应炉熔炼工艺，熔炼的过程中利用氩气保护，由于所添加合金元素之间物理性能差异较大，熔炼中容易造成成分偏析以及成分不均匀等缺点，特别是Ag合金在熔炼时容易使铸锭产生气泡、缩松和缩孔，合金元素的加入，又容易造成铸锭夹杂。目前，在真空下条件利用外场技术制备Ag及其合金的技术还未见相关文献报道。

发明内容

为避免现有技术制造技术存在的上述不足，本发明提供一种含稀土元素的滑动电接触材料的制造工艺，本发明在真空下合金熔铸过程中施加外场等措施，可以有效控制偏析，使得成分均匀，有利于获得成分均匀、偏析少、致密的优质铸锭，提高滑动电接触材料的电接触性能。

本发明含稀土元素的滑动电接触材料的制造工艺，包括以下步骤：以各成分含量比Cu 4Wt %、Ni0.5Wt %、Re 0.6 - 2.2Wt%及其余为Ag配制原料；加入Ag、Cu和Ni至真空感应炉中在温度1000-1100℃下熔炼使它们合金化，然后加入Re元素熔炼使合金成分均匀，静置10-20min；在氩气保护下浇注到外加中频磁场的水冷铜铸型中形成铸锭，并使铸锭在600-700℃保温1-2h进行均匀化处理，铸锭经热轧、表面处理及中轧，在600-650℃温度下中间真空热处理后精轧或精拉成型；进而在氩气氛围、温度600-650℃下热处理15-30min得到滑动电接触材料。

其中，所述Re（稀土）元素最好为Y（钇）元素、La（镧）元素 或Y和La混合稀土元素等等。当采用两种Re元素时，含量少的一种元素和另一种元素的重量比最好为1：1.25-7。

在所述铸锭浇注成型时，施加于所述水冷铜铸型周围的中频磁场的的功率中频磁场的频率为500-2000Hz，磁场强度为50-300mT。