專利名稱：小晶粒銀合金層狀復(fù)合材料及制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制作微電機(jī)換向器的層狀復(fù)合材料，尤其涉及一種小晶粒銀合金層狀復(fù)合材料及制作方法。
背景技術(shù)：
在直流微電機(jī)的工作過程中，換向器和電刷片相互接觸并相對(duì)滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電流的傳輸，保持電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；設(shè)備工作過程中，換向器和電刷片之間不可避免地存在滑動(dòng)摩擦磨損，由此產(chǎn)生的磨屑被擠壓在換向器和電刷片之間，影響二者的接觸性能，造成較大的接觸電阻波動(dòng)，導(dǎo)致輸出波形不良和電噪聲，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)鸱菗Q向期電弧，加快材料的損傷；同時(shí)，磨屑在換向期電弧的作用下被熔焊于換向器的溝槽中，極易造成短路，常常導(dǎo)致微電機(jī)早期死機(jī)；而且，電接觸過程中，由于機(jī)械摩擦和電流作用所產(chǎn)生的溫升會(huì)使材料表面硬度下降，降低其硬度和耐磨性，進(jìn)一步加劇了材料的機(jī)械磨損；因此，提高換向器用電接觸材料的耐磨性是提高換向器使用性能和微電機(jī)使用壽命和穩(wěn)定性的重要手段。銀合金具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和耐腐蝕性能，因而是換向器中最常見，也是用量最大的滑動(dòng)式電接觸合金；由于銀的硬度和熔點(diǎn)均偏低，抗磨損和抗電弧性能存在明顯不足，無法滿足微電機(jī)換向器的使用要求，為此，本領(lǐng)域技術(shù)人員采用了各種方法來改善銀合金性能目前，通過在銀合金中添加Cu、N1、Zn、Pd、Pt、RE (稀土)等元素來提高銀合金材料性能的技術(shù)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，這些合金元素可通過固溶、沉淀等方式來強(qiáng)化銀，提高其硬度和耐磨性，提高時(shí)效穩(wěn)定性，從而提高換向器的服役穩(wěn)定性。但這些改進(jìn)大都著眼于對(duì)銀合金的配方的改進(jìn)，反而忽視了對(duì)已有材料的進(jìn)一步深入研究。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)有的用于換向器的層狀復(fù)合材料上的AgCuZnNiRE合金層(即工作層)的平均晶粒度一般都大于I μ m，發(fā)明人經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，如果能將AgCuZnNiRE合金層的平均晶粒度降到O. 5 μ m或更細(xì)，則AgCuZnNiRE合金的耐磨性將大幅提升,從而可以使微電機(jī)的壽命得到延長(zhǎng)，由此得到的方案是一種小晶粒銀合金層狀復(fù)合材料，包括由AgCuZnNiRE合金形成的工作層，由銅或銅合金形成的基層；工作層復(fù)合在基層上形成層狀復(fù)合材料，其改進(jìn)在于所述層狀復(fù)合材料中，AgCuZnNiRE合金的平均晶粒度小于或等于0. 5 μ m。針對(duì)現(xiàn)有的AgCuZnNiRE合金,本發(fā)明還提出了如下的優(yōu)選配方所述AgCuZnNiRE合金的成分由Cu、N1、Zn、RE和Ag組成；各種成分的重量百分含量分別為Cu 1~8%, Ni
0.1~0. 5%、Zn :1 5%、RE :0. 05 1%、余量為 Ag ;所述 RE 為 La、Ce、Pr、Nd、Gd、Y 中的一者(具體選擇時(shí)，可綜合考慮各種物質(zhì)的價(jià)格擇優(yōu)選取)。所述工作層和基層的復(fù)合方式為或者工作層層疊復(fù)合在基層的全部表面上，或者工作層鑲嵌復(fù)合在基層的部分表面上。按現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，將前述的層狀復(fù)合材料制作為換向器并進(jìn)一步制作為微電機(jī)，可以使換向器和微電機(jī)的耐磨性都得到相應(yīng)提升。
前述的小晶粒銀合金層狀復(fù)合材料可按如下步驟制備1)采用水霧化法對(duì)AgCuZnNiRE合金進(jìn)行粉末化處理，獲得粉末狀的A產(chǎn)物；水霧化法過程中冷卻速率為IO5oC /s 以上；2)將A產(chǎn)物烘干后進(jìn)行過篩處理，將A產(chǎn)物的粉末顆粒的平均粒度控制在5 μ m以下；3)對(duì)A產(chǎn)物進(jìn)行冷等靜壓壓制處理，獲得B產(chǎn)物，冷等靜壓壓制時(shí)的壓力為60 100Mpa ；4)將B產(chǎn)物置于氨分解氣氛或純氫氣氛中進(jìn)行燒結(jié)，獲得C產(chǎn)物；燒結(jié)溫度70(T850°C，燒結(jié)時(shí)間不小于2小時(shí)；5)對(duì)C產(chǎn)物進(jìn)行擠壓處理 ，獲得D產(chǎn)物；擠壓處理時(shí)的加熱溫度不高于600°C，擠壓比不小于50 ；6)對(duì)D產(chǎn)物進(jìn)行多次大變形量軋制和退火處理，獲得AgCuZnNiRE合金帶材；每進(jìn)行一次大變形量軋制后，就進(jìn)行一次退火處理；大變形量軋制時(shí)，D產(chǎn)物的變形量不低于75%，退火溫度不高于350°C ;多次大變形量軋制和退火處理的處理次數(shù)滿足AgCuZnNiRE合金帶材的平均晶粒度小于或等于1. 5 μ m ;7)采用熱軋復(fù)合工藝,將AgCuZnNiRE合金帶材與銅或銅合金帶材進(jìn)行復(fù)合,制作成層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)；熱軋復(fù)合時(shí)的溫度不高于650°C，熱軋復(fù)合時(shí)的變形量不小于30% ；8)對(duì)層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行軟化退火，軟化退火時(shí)的溫度不高于300°C;然后對(duì)層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行多次大變形量軋制和退火處理，得到成品層狀復(fù)合材料；每進(jìn)行一次大變形量軋制后，就進(jìn)行一次退火處理；其中，大變形量軋制時(shí)的變形量不低于75%，退火溫度不高于300°C ;大變形量軋制和退火處理的次數(shù)滿足成品層狀復(fù)合材料上的AgCuZnNiRE合金層的平均晶粒度控制在O. 5 μ m以下。前述工藝過程的基本原理是1、步驟I)中的水霧化制粉是現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)手段，本發(fā)明將其用于本發(fā)明方案中，使A產(chǎn)物中大部分粉末的平均粒度達(dá)到5 μ m以下，并通過步驟2)中的過篩處理，將平均粒度滿足要求的顆粒篩選出來，為后續(xù)步驟中進(jìn)一步細(xì)化晶粒尺寸奠定基礎(chǔ)；水霧化制粉的基本原理是由于冷卻速度極高，液態(tài)的AgCuZnNiRE合金瞬間凝固成固體，其晶粒的生長(zhǎng)過程十分短暫，因此可以得到粒度尺寸很細(xì)小的AgCuZnNiRE合金粉末；本文所述方法，采用的是成品AgCuZnNiRE合金,還可在各種物質(zhì)都為純金屬的條件下，通過現(xiàn)有的合金化工藝單獨(dú)制備。2、步驟3)、4)、5)中的冷等靜壓壓制、燒結(jié)和擠壓工藝，均是常規(guī)的工藝方法，本發(fā)明將其用于本發(fā)明方案中，用于保證產(chǎn)物的物理穩(wěn)定性及AgCuZnNiRE合金帶材的晶粒度；在擠壓過程中，采用較低的加熱溫度和較大的擠壓比，可以讓晶粒度得到進(jìn)一步的細(xì)化；3、步驟6)中的大變形量軋制操作使D產(chǎn)物發(fā)生劇烈的塑性變形，合金內(nèi)的組織在塑性變形的作用下形成纖維狀，后續(xù)的退火過程又使纖維狀的組織發(fā)生再結(jié)晶，由于軋制時(shí)的變形量很大，而退火中的溫度又較低，這就可以使合金內(nèi)組織的再結(jié)晶形核率很高而晶粒長(zhǎng)大速率又相對(duì)較低，使晶粒得到細(xì)化，經(jīng)過多次軋制、退火處理，每重復(fù)一次軋制、退火處理，AgCuZnNiRE合金的晶粒度就得到進(jìn)一步的細(xì)化；多次軋制、退火處理的處理次數(shù)，可根據(jù)實(shí)際情況靈活調(diào)整，使AgCuZnNiRE合金的晶粒度降低至1. 5μπι以下即可；4、步驟7)中，通過金屬復(fù)合工藝將前述步驟中獲得的AgCuZnNiRE合金帶材與銅或銅合金帶材復(fù)合為層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)(將AgCuZnNiRE合金帶材與銅合金帶材進(jìn)行復(fù)合的目的是為了降低材料中的貴金屬Ag的用量，降低材料成本，這是現(xiàn)有技術(shù)中普遍采用的手段)，為了保證層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)的厚度和進(jìn)一步細(xì)化銀合金層的晶粒度，在步驟8)中，繼續(xù)對(duì)層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行多次大變形量軋制和退火處理(次大變形量軋制和退火處理的處理次數(shù)可根據(jù)實(shí)際的AgCuZnNiRE合金晶粒度大小進(jìn)行調(diào)整，使晶粒度降低至O. 5 μ m以下即可)，最終獲得超細(xì)晶粒的AgCuZnNiRE合金類電接觸材料，將其用于微電機(jī)中的換向器的制作，可以大幅度減少磨屑、降低電噪聲，使直流微電機(jī)的穩(wěn)定性和使用壽命得到提高。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是使AgCuZnNiRE層的耐磨性得到提高，間接地使微電機(jī)的使用壽命也得到提高；本發(fā)明的改進(jìn)不需要在現(xiàn)有合金中添加新物質(zhì)，而且可采用現(xiàn)有常規(guī)工藝制備，成本低廉，適用面廣。


圖1、工作層層疊復(fù)合在基層的全部表面上時(shí)的層狀復(fù)合材料截面示意圖；圖2、工作層鑲嵌復(fù)合在基層的部分表面上時(shí)的層狀復(fù)合材料截面示意圖。圖中標(biāo)記I為工作層，標(biāo)記2為基層。
具體實(shí)施例方式—種小晶粒銀合金層狀復(fù)合材料,包括由AgCuZnNiRE合金形成的工作層，由銅或銅合金形成的基層；工作層復(fù)合在基層上形成層狀復(fù)合材料，其改進(jìn)在于所述層狀復(fù)合材料中，AgCuZnNiRE合金的平均晶粒度小于或等于O. 5 μ m。進(jìn)一步地,所述AgCuZnNiRE合金的成分由Cu、N1、Zn、RE和Ag組成；各種成分的重量百分含量分別為Cu :1 8%、Ni 0. Γθ. 5%、Ζη :1 5%、RE :0. 05 1%、余量為Ag ;所述RE為L(zhǎng)a、Ce、Pr、Nd、Gd、Y 中的一者。進(jìn)一步地，所述工作層和基層的復(fù)合方式為或者工作層層疊復(fù)合在基層的全部表面上，或者工作層鑲嵌復(fù)合在基層的部分表面上。一種換向器，采用前述的層狀復(fù)合材料制作換向器。一種微電機(jī)，采用前述的換向器制作微電機(jī)。一種小晶粒銀合金層狀復(fù)合材料的制作方法1)采用水霧化法對(duì)AgCuZnNiRE合金進(jìn)行粉末化處理，獲得粉末狀的A產(chǎn)物；水霧化法過程中冷卻速率為105°C /s以上；2)將A產(chǎn)物烘干后進(jìn)行過篩處理，將A產(chǎn)物的粉末顆粒的平均粒度控制在5 μ m以下；3)對(duì)A產(chǎn)物進(jìn)行冷等靜壓壓制處理，獲得B產(chǎn)物，冷等靜壓壓制時(shí)的壓力為60 100Mpa ；4)將B產(chǎn)物置于氨分解氣氛或純氫氣氛中進(jìn)行燒結(jié)，獲得C產(chǎn)物；燒結(jié)溫度70(T850°C，燒結(jié)時(shí)間不小于2小時(shí)；5)對(duì)C產(chǎn)物進(jìn)行擠壓處理，獲得D產(chǎn)物；擠壓處理時(shí)的加熱溫度不高于600°C，擠壓比不小于50 ；

6)對(duì)D產(chǎn)物進(jìn)行多次大變形量軋制和退火處理，獲得AgCuZnNiRE合金帶材；每進(jìn)行一次大變形量軋制后，就進(jìn)行一次退火處理；大變形量軋制時(shí)，D產(chǎn)物的變形量不低于75%，退火溫度不高于350°C ;多次大變形量軋制和退火處理的處理次數(shù)滿足AgCuZnNiRE合金帶材的平均晶粒度小于或等于1. 5 μ m ;7)采用熱軋復(fù)合工藝,將AgCuZnNiRE合金帶材與銅或銅合金帶材進(jìn)行復(fù)合,制作成層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)；熱軋復(fù)合時(shí)的溫度不高于650°C，熱軋復(fù)合時(shí)的變形量不小于30% ；8)對(duì)層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行軟化退火，軟化退火時(shí)的溫度不高于300°C;然后對(duì)層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行多次大變形量軋制和退火處理，得到成品層狀復(fù)合材料；每進(jìn)行一次大變形量軋制后，就進(jìn)行一次退火處理；其中，大變形量軋制時(shí)的變形量不低于75%，退火溫度不高于300°C ;大變形量軋制和退火處理的次數(shù)滿足成品層狀復(fù)合材料上的AgCuZnNiRE合金層的平均晶粒度控制在O. 5 μ m以下。
實(shí)施例實(shí)施例1 :采用水 霧化法將AgCuZnNiCe合金(各組分的質(zhì)量百分比分別為Cu :8%、Zn :1%、N1:O. 4%、Ce:O. 15%、Ag:余量)制備成 AgCuZnNiCe 合金粉末，冷卻速率為1.0X105°C /s，將AgCuZnNiCe合金粉末烘干后用篩網(wǎng)進(jìn)行過篩處理，獲得平均粒度為5 μ m的AgCuZnNiCe合金粉末；經(jīng)IOOMpa冷等靜壓壓制成錠，將錠產(chǎn)物置于純氫氣氛中，在850°C條件下燒結(jié)2小時(shí)后，在加熱溫度600°C、擠壓比50的條件下進(jìn)行擠壓，擠壓后，在軋制變形量75%、退火溫度350°C的條件下對(duì)銀合金進(jìn)行多次大變形量軋制和退火處理，制成AgCuZnNiCe合金帶材，AgCuZnNiCe合金帶材的晶粒度達(dá)到1. 5 μ m,然后,采用熱軋復(fù)合工藝在650°C、變形量30%的條件下將AgCuZnNiCe合金帶材與銅合金帶材復(fù)合，獲得層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)，在30(TC條件下對(duì)層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行軟化退火處理，再在各次軋制變形量75%，退火溫度300°C的條件下對(duì)層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行多次軋制和退火處理，得到成品層狀復(fù)合材料，層狀復(fù)合材料總厚度控制為250 μ m, AgCuZnNiCe合金層厚度控制為30 μ m, AgCuZnNiCe合金的平均晶粒度為O. 49 μ m。實(shí)施例2 :采用水霧化法將AgCuZnNiLa合金(各組分的質(zhì)量百分比分別為Cu :1%、Zn :5%、N1:O. 5%、La:O. 1%、Ag:余量)制備成 AgCuZnNiLa 合金粉末，冷卻速率為1.3X105°C /s，將AgCuZnNiLa合金粉末烘干后用篩網(wǎng)進(jìn)行過篩處理，獲得平均粒度為4. 7 μ m的AgCuZnNiLa合金粉末；經(jīng)60Mpa冷等靜壓壓制成錠，將錠產(chǎn)物置于純氫氣氛中，在700°C條件下燒結(jié)2. 5小時(shí)后，在加熱溫度580°C、擠壓比55的條件下進(jìn)行擠壓，擠壓后，在軋制變形量75%、退火溫度300°C的條件下對(duì)銀合金進(jìn)行多次大變形量軋制和退火處理，制成AgCuZnNiLa合金帶材，AgCuZnNiLa合金帶材的晶粒度達(dá)到1. 4 μ m,然后,采用熱軋復(fù)合工藝在630°C、變形量40%的條件下將AgCuZnNiLa合金帶材與銅合金帶材復(fù)合，獲得層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)，在30(TC條件下對(duì)層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行軟化退火處理，再在各次軋制變形量75%，退火溫度300°C的條件下對(duì)層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行多次軋制和退火處理，得到成品層狀復(fù)合材料，層狀復(fù)合材料總厚度控制為250 μ m, AgCuZnNiLa合金層厚度控制為30 μ m, AgCuZnNiLa合金的平均晶粒度為O. 5 μ m。實(shí)施例3 :采用水霧化法將AgCuZnNiPr合金(各組分的質(zhì)量百分比分別為Cu :4%、Zn :5%、N1: O. 1%、Pr: O. 5%、Ag:余量)制備成AgCuNiPr合金粉末，冷卻速率為1.6X105oC /s，將AgCuZnNiPr合金粉末烘干后用篩網(wǎng)進(jìn)行過篩處理，獲得平均粒度為4. 9 μ m的AgCuZnNiPr合金粉末；經(jīng)80Mpa冷等靜壓壓制成錠，將錠產(chǎn)物置于純氫氣氛中，在800°C條件下燒結(jié)3小時(shí)后，在加熱溫度580°C、擠壓比60的條件下進(jìn)行擠壓，擠壓后，在軋制變形量75%、退火溫度330°C的條件下對(duì)銀合金進(jìn)行多次大變形量軋制和退火處理，制成AgCuZnNiPr合金帶材，AgCuZnNiPr合金帶材的晶粒度達(dá)到1. 4 μ m,然后,采用熱軋復(fù)合工藝在600°C、變形量35%的條件下將AgCuZnNiPr合金帶材與銅合金帶材復(fù)合，獲得層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)，在30(TC條件下對(duì)層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行軟化退火處理，再在各次軋制變形量75%，退火溫度300°C的條件下對(duì)層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行多次軋制和退火處理，得到成品層狀復(fù)合材料，層狀復(fù)合材料總厚度控制為250 μ m, AgCuZnNiPr合金層厚度控制為30 μ m, AgCuZnNiPr合金的平均晶粒度為O. 47 μ m。實(shí) 施例4 :采用水霧化法將AgCuZnNiNd合金(各組分的質(zhì)量百分比分別為Cu 2%、Zn : 1%、N1: O. 2%、Nd: 1%、Ag:余量)制備成AgCuZnNiNd合金粉末，冷卻速率為1.4X IO5oC /s，將AgCuNiNd合金粉末烘干后用篩網(wǎng)進(jìn)行過篩處理，獲得平均粒度為4. 7 μ m的AgCuZnNiNd合金粉末；經(jīng)90Mpa冷等靜壓壓制成錠，將錠產(chǎn)物置于純氫氣氛中，在850°C條件下燒結(jié)2. 4小時(shí)后，在加熱溫度580°C、擠壓比50的條件下進(jìn)行擠壓，擠壓后，在軋制變形量75%、退火溫度350°C的條件下對(duì)銀合金進(jìn)行多次大變形量軋制和退火處理，制成AgCuZnNiNd合金帶材，AgCuZnNiNd合金帶材的晶粒度達(dá)到1. 3 μ m,然后，采用熱軋復(fù)合工藝在630°C、變形量30%的條件下將AgCuZnNiNd合金帶材與銅合金帶材復(fù)合，獲得層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)，在270°C條件下對(duì)層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行軟化退火處理，再在各次軋制變形量75%，退火溫度270°C的條件下對(duì)層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行多次軋制和退火處理，得到成品層狀復(fù)合材料，層狀復(fù)合材料總厚度控制為250 μ m, AgCuZnNiNd合金層厚度控制為30 μ m, AgCuZnNiNd合金的平均晶粒度為O. 39 μ m。實(shí)施例5 :采用水霧化法將AgCuZnNiGd合金(各組分的質(zhì)量百分比分別為Cu :8%、Zn :3%、N1:O. 4%、Gd: 1%、Ag:余量)制備成AgCuZnNiGd合金粉末，冷卻速率為1.6X105oC /s，將AgCuZnNiGd合金粉末烘干后用篩網(wǎng)進(jìn)行過篩處理，獲得平均粒度為
4.8 μ m的AgCuZnNiGd合金粉末；經(jīng)IOOMpa冷等靜壓壓制成錠，將錠產(chǎn)物置于純氫氣氛中，在830°C條件下燒結(jié)2小時(shí)后，在加熱溫度580°C、擠壓比50的條件下進(jìn)行擠壓，擠壓后，在軋制變形量75%、退火溫度350°C的條件下對(duì)銀合金進(jìn)行多次大變形量軋制和退火處理，制成AgCuZnNiGd合金帶材，AgCuZnNiGd合金帶材的晶粒度達(dá)到1. 5 μ m,然后,采用熱軋復(fù)合工藝在630°C、變形量30%的條件下將AgCuZnNiGd合金帶材與銅合金帶材復(fù)合，獲得層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)，在30(TC條件下對(duì)層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行軟化退火處理，再在各次軋制變形量75%，退火溫度300°C的條件下對(duì)層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行多次軋制和退火處理，得到成品層狀復(fù)合材料，層狀復(fù)合材料總厚度控制為250 μ m, AgCuZnNiGd合金層厚度控制為30 μ m, AgCuZnNiGd合金的平均晶粒度為O. 5μπι。實(shí)施例6 :采用水霧化法將AgCuZnNiY合金(各組分的質(zhì)量百分比分別為Cu 1%、Zn :4%、N1: O. 1%、Y: O. 05%、Ag:余量)制備成 AgCuZnNiY 合金粉末，冷卻速率為1.5X105°C /s，將AgCuZnNiY合金粉末烘干后用篩網(wǎng)進(jìn)行過篩處理，獲得平均粒度為
4.7 μ m的AgCuZnNiGd合金粉末；經(jīng)IOOMpa冷等靜壓壓制成錠，將錠產(chǎn)物置于純氫氣氛中，在850°C條件下燒結(jié)3小時(shí)后，在加熱溫度600°C、擠壓比60的條件下進(jìn)行擠壓，擠壓后，在軋制變形量75%、退火溫度340°C的條件下對(duì)銀合金進(jìn)行多次大變形量軋制和退火處理，制成AgCuZnNiY合金帶材,AgCuZnNiY合金帶材的晶粒度達(dá)到1. 36 μ m,然后,采用熱軋復(fù)合工藝在630°C、變形量30%的條件下將AgCuZnNiY合金帶材與銅合金帶材復(fù)合，獲得層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)，在30(TC條件下對(duì)層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行軟化退火處理，再在各次軋制變形量75%，退火溫度300°C的條件下對(duì)層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行多次軋制和退火處理，得到成品層狀復(fù)合材料，層狀復(fù)合材料總厚度控制為250 μ m, AgCuZnNiY合金層厚度控制為30 μ m, AgCuZnNiY合金的平均晶粒度為O. 4 μ m。為了比較本發(fā)明方案與現(xiàn)有技術(shù)的差異，發(fā)明人還設(shè)計(jì)了如下兩個(gè)比較例比較例1:按現(xiàn)有工藝將AgCuZnNiCe合金(各組分的質(zhì)量比分別為Cu :7%、N1:O. 4%、Zn 1%、Ce:O. 5%、Ag:余量)加工為帶材，然后將AgCuZnNiCe合金帶材與銅合金帶材復(fù)合為層狀復(fù)合材料，AgCuZnNiCe合金帶材的平均晶粒度為3 μ m ;層狀復(fù)合材料的總厚度控制為250 μ m,工作層厚度控制為30 μ m。比較例2 按現(xiàn)有工藝將AgCuZnNiY合金(各組分的質(zhì)量比分別為Cu :4%、N1:0. 5%、Zn :2%、Y0. 15%,Ag:余量)加工為帶材，然后將AgCuZnNiY合金帶材與銅合金帶材復(fù)合為層狀復(fù)合材料，AgCuZnNiY合金帶材的平均晶粒度為2. 3 μ m ;層狀復(fù)合材料的總厚度控制為250 μ m,工作層厚度控制為30 μ m。將前述6個(gè)實(shí)施例和2個(gè)比較例所獲得的層狀復(fù)合材料分別用于微電機(jī)中的換向器制作，對(duì)應(yīng)的電刷片材料均為AgPd30/MX96 ;對(duì)微電機(jī)進(jìn)行壽命試驗(yàn)，試驗(yàn)條件如下測(cè)試溫度常溫；測(cè)試負(fù)荷-Ag · cm ;測(cè)試電壓4V ;電機(jī)轉(zhuǎn)速12000rpm ;運(yùn)轉(zhuǎn)方式:連續(xù)；測(cè)試過程中，通過檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速和電流的變化來判定電機(jī)的工作狀態(tài)，出現(xiàn)轉(zhuǎn)速或電流超標(biāo)或停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)均判定為壽命終止。測(cè)試結(jié)果見下表
實(shí)施例1壽命(h)~
實(shí)施例1 1092 實(shí)施例2 1037 實(shí)施例3 1201 實(shí)施例4 1111 實(shí)施例5 1132 實(shí)施例6 1074 比較例I 576 比較例2 599結(jié)論上述測(cè)試結(jié)果表明，通過使現(xiàn)有的AgCuZnNiRE合金層的平均晶粒度減小到
O.5μπι以下后，可以提高換向器材料的耐磨性，制作出的微電機(jī)換向器，在相同運(yùn)行條件下比現(xiàn)有的微電機(jī)換向器具有更長(zhǎng)的使用壽命，達(dá)到了提高微電機(jī)工作壽命和穩(wěn)定性的目的。
權(quán)利要求
1.一種小晶粒銀合金層狀復(fù)合材料，包括由AgCuZnNiRE合金形成的工作層，由銅或銅合金形成的基層；工作層復(fù)合在基層上形成層狀復(fù)合材料，其特征在于所述層狀復(fù)合材料中，AgCuZnNiRE合金的平均晶粒度小于或等于O. 5 μ m。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小晶粒銀合金層狀復(fù)合材料，其特征在于所述AgCuZnNiRE合金的成分由Cu、N1、Zn、RE和Ag組成；各種成分的重量百分含量分別為Cu Γ8%, Ni O.Γθ. 5%、Zn :1 5%、RE :0. 05 1%、余量為 Ag ;所述 RE 為 La、Ce、Pr、Nd、Gd、Y 中的一者。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小晶粒銀合金層狀復(fù)合材料，其特征在于所述工作層和基層的復(fù)合方式為或者工作層層疊復(fù)合在基層的全部表面上，或者工作層鑲嵌復(fù)合在基層的部分表面上。
4.一種換向器,其特征在于權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述層狀復(fù)合材料制作換向器。
5.一種微電機(jī)，其特征在于米用權(quán)利要求4所述的換向器制作微電機(jī)。
6.一種小晶粒銀合金層狀復(fù)合材料的制作方法1)采用水霧化法對(duì)AgCuZnNiRE合金進(jìn)行粉末化處理，獲得粉末狀的A產(chǎn)物；水霧化法過程中冷卻速率為105°C /s以上； 2)將A產(chǎn)物烘干后進(jìn)行過篩處理，將A產(chǎn)物的粉末顆粒的平均粒度控制在5μ m以下； 3)對(duì)A產(chǎn)物進(jìn)行冷等靜壓壓制處理，獲得B產(chǎn)物，冷等靜壓壓制時(shí)的壓力為6(Γ100Mpa ； 4)將B產(chǎn)物置于氨分解氣氛或純氫氣氛中進(jìn)行燒結(jié)，獲得C產(chǎn)物；燒結(jié)溫度70(T850°C，燒結(jié)時(shí)間不小于2小時(shí)； 5)對(duì)C產(chǎn)物進(jìn)行擠壓處理，獲得D產(chǎn)物；擠壓處理時(shí)的加熱溫度不高于600°C，擠壓比不小于50 ； 6)對(duì)D產(chǎn)物進(jìn)行多次大變形量軋制和退火處理，獲得AgCuZnNiRE合金帶材；每進(jìn)行一次大變形量軋制后，就進(jìn)行一次退火處理；大變形量軋制時(shí)，D產(chǎn)物的變形量不低于75%，退火溫度不高于350°C ;多次大變形量軋制和退火處理的處理次數(shù)滿足=AgCuZnNiRE合金帶材的平均晶粒度小于或等于1. 5 μ m ; 7)采用熱軋復(fù)合工藝，將AgCuZnNiRE合金帶材與銅或銅合金帶材進(jìn)行復(fù)合,制作成層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)；熱軋復(fù)合時(shí)的溫度不高于650°C，熱軋復(fù)合時(shí)的變形量不小于30% ； 8)對(duì)層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行軟化退火，軟化退火時(shí)的溫度不高于300°C;然后對(duì)層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行多次大變形量軋制和退火處理，得到成品層狀復(fù)合材料；每進(jìn)行一次大變形量軋制后，就進(jìn)行一次退火處理；其中，大變形量軋制時(shí)的變形量不低于75%，退火溫度不高于3000C ;大變形量軋制和退火處理的次數(shù)滿足成品層狀復(fù)合材料上的AgCuZnNiRE合金層的平均晶粒度控制在O. 5 μ m以下。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種小晶粒銀合金層狀復(fù)合材料，包括由AgCuZnNiRE合金形成的工作層，由銅或銅合金形成的基層；工作層復(fù)合在基層上形成層狀復(fù)合材料，其改進(jìn)在于所述層狀復(fù)合材料中，AgCuZnNiRE合金的平均晶粒度小于或等于0.5μm。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是使AgCuZnNiRE層的耐磨性得到提高，間接地使微電機(jī)的使用壽命也得到提高；本發(fā)明的改進(jìn)不需要在現(xiàn)有合金中添加新物質(zhì)，而且可采用現(xiàn)有常規(guī)工藝制備，成本低廉，適用面廣。
文檔編號(hào)H01R39/04GK103057201SQ20121056616
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者徐永紅, 章應(yīng) 申請(qǐng)人:重慶川儀自動(dòng)化股份有限公司