專利名稱：滑動接觸材料、包層復(fù)合材料、使用所述材料的換向器和使用所述換向器的直流電動機(jī)的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及用于電學(xué)滑動和機(jī)械滑動部位的接觸材料，具體地說是可用在直流電動機(jī)，特別是小型直流電動機(jī)換向器中的接觸材料和含有該接觸材料的包層復(fù)合材料，當(dāng)該材料用作激光唱片轉(zhuǎn)軸的材料時，電動機(jī)即具有足夠長的使用壽命和較低的啟動電壓。
近幾年中，電子工業(yè)中使用滑動接觸的設(shè)備的數(shù)量有所增加，因此廣泛地開展了新型滑動接觸材料的開發(fā)及摩耗的研究。磨耗和接觸電阻是滑動接觸材料中的難題，但此處的磨耗現(xiàn)象很復(fù)雜，其中的許多方面尚未獲得理論闡明。
即使試圖將接觸材料的金屬表面加工得比較光滑，但是顯微觀察仍然顯示，這樣的表面并不是完全平整的表面，通常具有細(xì)微的不平整。即使兩個金屬表面看來是大面積相互接觸的，但是由于凹陷與凸起的存在，這兩個表面實際上只是在分散的突出部分相互接觸。
摩擦造成的磨耗基本上與接觸力的大小成正比，與硬度成反比。溫度、濕度、腐蝕性成份、有機(jī)物蒸汽，塵粒等等都是導(dǎo)致磨耗和電學(xué)性能(接觸電阻)改變的因素。
滑動接觸材料中的磨損主要分為粘附磨損和磨耗。粘附磨損的發(fā)生是因為實際接觸部位或突出部位的金屬之間產(chǎn)生焊接，爾后拉除了較軟的金屬，使其轉(zhuǎn)移到較硬的金屬上。
磨耗發(fā)生在兩種硬度差異很大的材料相互摩擦?xí)r或發(fā)生在兩種軟材料(其中一種含有硬性顆粒)相互磨擦?xí)r。
滑動接觸材料廣泛用于接地環(huán)，旋轉(zhuǎn)開關(guān)和其它設(shè)備中，包括用來帶動激光唱片用轉(zhuǎn)軸的小型直流電動機(jī)和用在小型直流電動機(jī)中的換向器。已知，使用于帶動激光唱片轉(zhuǎn)軸小型直流電動機(jī)的常規(guī)換向器所用的三層包層復(fù)合材料有表面層(由Au-Ag合金構(gòu)成，含40％(重量)的Ag和余量的Au)、中間層(由Ag-Cu-Ni合金構(gòu)成，含4％(重量)Cu，0.5％(重量)Ni和余量的Ag)和基礎(chǔ)層(由Cu-Sn-Au合金構(gòu)成，含9.5％(重量)Ni，2.5％(重量)Sn和余量的Cu)三層。
另一相關(guān)的現(xiàn)有參考文獻(xiàn)公開了一種整流器，它具有Ag-Pd-Cu合金換向器，主要由2至10％(重量)Cu、2至10％(重量)Pd和余量的Ag構(gòu)成。但是，人們要求改善此種整流器中的性能，尤其是在高溫環(huán)境下的性能改善，諸如解決接觸電阻升高、由Pd產(chǎn)生的黑粉造成不穩(wěn)定性和電噪聲等問題。
隨著近幾年音響設(shè)備的小型化，小型直流電動機(jī)被裝配在放大器之類的發(fā)熱元件附近，使得電動機(jī)溫度即使在正常工作情況下也會達(dá)到70℃。尤其當(dāng)電動機(jī)被裝在汽車中時，盛夏陽光直射下的溫度可能超過70℃。
通常，配有電刷的小型直流電動機(jī)在高溫環(huán)境下的壽命出奇地短。在溫度為25℃，濕度為60％的環(huán)境下壽命約為6000小時的上述電動機(jī)，在溫度為70℃，濕度為5％的環(huán)境下，壽命可能減少至僅約200小時。
所以，要求開發(fā)一種在高溫下不會喪失其耐用性的小型直流電動機(jī)。
對使用壽命減少的原因進(jìn)行了細(xì)致的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高溫環(huán)境下在換向器和電刷之間相對滑動時，電刷將換向器材料刮削下來，刮下來的換向器材料在電刷表面沉積成突出狀的沉積物，這突出部分象一片刮刀，能將換向器材料刮削成長而窄的形狀。
由此產(chǎn)生的長而窄的針狀粉末填滿了分隔開的柱狀換向片之間的孔隙，造成短路，使分隔開的換向片導(dǎo)通，導(dǎo)致電動機(jī)停轉(zhuǎn)。
即使不出現(xiàn)電導(dǎo)通，上述高溫條件下的磨耗率比溫度為25℃、濕度為60％條件下的高，500小時內(nèi)，幾乎全部電動機(jī)上的刮削到達(dá)了基礎(chǔ)層的Cu合金，這不僅升高了接觸電阻，而且由于Cu暴露在外而產(chǎn)生的CuO抑制了電導(dǎo)，使得電動機(jī)失效。
發(fā)明概述本發(fā)明目的之一是提供具有較長時間耐用性的滑動接觸材料。
本發(fā)明目的之二是提供含有所述滑動接觸材料的包層復(fù)合材料。
本發(fā)明目的之三是提供含有包層復(fù)合材料的換向器。
本發(fā)明目的之四是提供具有所述換向器的直流電動機(jī)，其在30至70℃的較廣溫度范圍間具有超過2000小時的使用壽命。
本發(fā)明目的之五是提供用于激光唱片用轉(zhuǎn)軸的小型直流電動機(jī)。
本發(fā)明將提供下述8種用于滑動接觸的電學(xué)和機(jī)械滑動部位的合金(數(shù)字均為％(重量))。
1.Ag(10至60)-Cu(0.1至7)-Au(余量)2.Ag(10至60)-Pd(0.1至7)-Cu(0.1至7)-Au(余量)3.Ag(10至60)-Pt(0.1至7)-Cu(0.1至7)-Au(余量)4.Cu(5至10)-Ni(0.1至1)-Ag(余量)5.Pd(0.1至1.5)-Cu(3至10)-Ag(余量)6.Pd(0.1至1.5)-Cu(3至10)-Ni(0.1至1)-Ag(余量)7.Pt(0.1至1.5)-Cu(3至10)-Ag(余量)8.Pt(0.1至1.5)-Cu(3至10)-Ni(0.1至1)-Ag(余量)
本發(fā)明還提供兩層的包層復(fù)合材料，它具有上述滑動接觸材料1至8構(gòu)成的表面層和由Cu或Cu合金構(gòu)成的基礎(chǔ)層。
本發(fā)明還提供三層的包層復(fù)合材料，它具有上述滑動接觸材料1至3構(gòu)成的表面層，由上述滑動接觸材料4至8構(gòu)成的中間層和由Cu或Cu合金構(gòu)成的基礎(chǔ)層。
本發(fā)明還提供由具有上述滑動接觸材料1至8的上述包層復(fù)合材料構(gòu)成的換向器。
本發(fā)明還提供具有上述換向器的直流電動機(jī)。
上述用作基礎(chǔ)層的Cu合金包括磷青銅(CuSnNi合金)，德銀(CuZnNi合金)以及其它常規(guī)合金。
根據(jù)本發(fā)明，通過在三層包層復(fù)合材料表面層的AuAg合金中添加Cu、Pd或Pt，減少了刮削下來的材料在電刷上的沉積，并且減少了由此產(chǎn)生的針狀磨耗性粉末，同時保持了常規(guī)的低啟動電壓。
還可以通過增加三層包層復(fù)合材料中間層或兩層包層復(fù)合材料表面層的AgCu合金或AgCuNi合金中Cu的含量，或保持Cu含量不變而增加Pd或Pt，來減少刮削下來的材料在電刷上的沉積以及減少由此產(chǎn)生的針狀磨耗性粉末。
本發(fā)明中添加的Pd或Pt，可以用產(chǎn)生相同效果的其它鉑族元素(Ru，Rh，Os，Ir)代替。


圖1是本發(fā)明三層包層復(fù)合材料的一個實例的透視圖。
圖2是三層包層復(fù)合材料另一實例的剖面圖。
圖3是本發(fā)明兩層包層復(fù)合材料的一個實例的剖面圖。
本發(fā)明的詳細(xì)說明本發(fā)明的滑動接觸材料和包層復(fù)合材料顯示出優(yōu)良的抗沉積性能，由此消除了由換向器向電刷的沉積，從而減少了針狀磨耗性粉末的產(chǎn)生，同時保持了AuAg合金優(yōu)良的接觸穩(wěn)定性。當(dāng)然，磨耗率也隨之降低，耐熔接性也隨之提高。
這種材料將帶來具有劃時代意義的結(jié)果，即電動機(jī)的啟動電壓可以維持在較低值，而即便是為盡可能減小這啟動電壓隨時間發(fā)生的改變而生成的極薄的AuAg基合金表面層也具有耐磨耗的性能。而且，因Cu的加入或Pd或Pt的加入而造成的啟動電壓的升高也在允許的范圍內(nèi)。
通過在AgCu合金或AgCuNi合金中增加主要能提高耐磨耗性的Cu的含量或添加Pd或Pt，可以消除由合金向電刷的沉積，從而減少磨耗性針狀粉末的產(chǎn)生。
由此，降低了磨耗，并獲得了明顯長于常規(guī)材料的使用壽命。
增加Cu含量或添加Pd或Pt造成的啟動電壓升高則在允許的范圍內(nèi)。
將合金的組成限定在權(quán)利要求1至8中的原因如下所述。
AuAgCu合金在常規(guī)的AuAg合金中加入少量的Cu，獲得AuAgCu合金，提高了耐磨性，同時保持了其接觸電阻和抗硫性能。
相應(yīng)地，如果Ag含量低于10％(重量)，硬度就過低，易于發(fā)生粘附磨損。另一方面，如果Ag含量高于69％(重量)，抗硫性過差，不利于其時間耐久性。如果Cu含量低于0.1％(重量)，不會產(chǎn)生耐磨性提高的作用；而如果高于7％(重量)，當(dāng)用在電動機(jī)中時，接觸電阻會變大而提高了啟動電壓。
最有效的是，將Ag含量調(diào)節(jié)在30至50％(重量)，Cu的加入量調(diào)節(jié)在3至6％(重量)，其余量為Au。
AuAgPdCu合金在AuAgCu合金中加入少量的Pd，獲得AuAgPdCu合金，耐磨性會進(jìn)一步提高，同時保持其接觸電壓和抗硫性。
相應(yīng)地，添加Ag和Cu的作用與在AuAgCu合金中相同。如果Pd含量低于0.1％(重量)，不會產(chǎn)生將Pd加入AuAgCu合金的效果；如果高于7％(重量)，易于產(chǎn)生黑粉使接觸電壓不穩(wěn)定。
最有效的是，將Ag含量調(diào)節(jié)在30至50％(重量)，Cu的加入量調(diào)節(jié)在3至6％(重量)，Pd的加入量調(diào)節(jié)在0.5至3％，其余量為Au。
PtAuAgCu合金在AuAgCu合金中加入少量Pt，獲得PtAuAgCu合金，耐磨性會進(jìn)一步提高，同時保持其接觸電壓和抗硫性。
相應(yīng)地，添加Ag和Cu的作用與AuAgCu合金中相同。如果Pt含量低于0.1％(重量)，不會產(chǎn)生在AuAgCu合金中添加Pt的效果；如果高于7％(重量)，則易于產(chǎn)生黑粉使接觸電壓不穩(wěn)定。
最有效的是，將Ag含量調(diào)節(jié)在30至50％(重量)，將Cu的加入量調(diào)節(jié)在3至6％(重量)，Pt加入量調(diào)節(jié)在0.5至3％(重量)，其余量為Au。
AgCuNi合金AgCuNi合金中的Cu，若其加入量多于常規(guī)的AgCuNi合金，其耐磨性進(jìn)一步提高。
相應(yīng)地，如果Cu含量低于5％(重量)，Cu含量不足，就易于象常規(guī)AgCuNi合金一樣出現(xiàn)粘附磨損；如果Cu含量高于10％(重量)，接觸電阻變大，提高了啟動電壓。如果Ni含量低于0.1％(重量)，機(jī)械性能，尤其是硬度的提高無法達(dá)到；如果高于1％(重量)，Ni的氧化造成的接觸電阻不穩(wěn)定和加工性能問題仍然存在。
最有效的是，將Cu含量調(diào)節(jié)在8至10％(重量)，Ni含量調(diào)節(jié)至0.3至0.5％(重量)，其余量為Ag。
AgPdCu合金和AgPdCuNi合金在常規(guī)AgCu合金和AgCuNi合金中添加少量Pd，所得的AgPdCu合金和AgPdCuNi合金的耐磨性分別都有了提高，同時保持其接觸電阻和抗硫性不變。
相應(yīng)地，如果Pd加量低于0.1％(重量)，在AgCu合金和AgCuNi合金中添加Pd的效果不會產(chǎn)生；如果高于0.5％(重量)，易于產(chǎn)生黑粉使接觸電阻不穩(wěn)定。
如果Cu含量低于3％(重量)，幾乎不產(chǎn)生其添加效果，且易于發(fā)生粘附磨損；如果高于10％(重量)，接觸電阻變大，提高了啟動電壓。
如果AgPdCuNi合金中的Ni含量低于0.1％(重量)，機(jī)械性能，尤其是硬度的提高無法達(dá)到；如果高于1％(重量)，Ni的氧化造成的接觸電阻不穩(wěn)定和加工性能問題仍然存在。
最有效的是，在AgPdCu合金中，將Pd的加入量調(diào)節(jié)在0.3至1％(重量)，Cu含量調(diào)節(jié)在3至5％(重量)，其余量為Ag；在AgPdCuNi合金中，將Pd的加量調(diào)節(jié)在0.3至1％(重量)，Cu含量調(diào)節(jié)在3至5％(重量)，Ni含量調(diào)節(jié)在0.3至0.5％(重量)，其余量為Ag。
PtAgCu合金和PtAgCuNi合金在常規(guī)AgCu合金和AgCuNi合金中添加少量Pt，所得的PtAgCu合金和PtAgCuNi合金的耐磨性分別都有了提高，同時保持其接觸電阻和抗硫性不變。
相應(yīng)地，如果Pt加量低于0.1％(重量)，不在AgCu合金和AgCuNi合金中添加Pt的效果不會產(chǎn)生；如果高于1.5％(重量)，易于產(chǎn)生黑粉使接觸電阻不穩(wěn)定。
如果Cu含量低于3％(重量)，幾乎不產(chǎn)生其添加效果，易于發(fā)生粘附磨損；如果高于10％(重量)，接觸電阻變大，提高了啟動電壓。
如果PtAgCuNi合金中的Ni含量低于0.1％(重量)，機(jī)械性能，尤其是硬度的提高無法達(dá)到；如果高于1％(重量)，Ni的氧化造成的接觸電阻不穩(wěn)定和加工性能問題仍然存在。
最有效的是，在PtAgCu合金中，將Pt的加入量調(diào)節(jié)在0.3至1％(重量)，Cu含量調(diào)節(jié)在3至5％(重量)，其余量為Ag；在PtAgCuNi合金中，將Pt的加量調(diào)節(jié)在0.3至1％(重量)，Cu含量調(diào)節(jié)在3至5％(重量)，Ni含量調(diào)節(jié)在0.3至0.5％(重量)，其余量為Ag。
添加一種或多種其它鉑族金屬(Ru，Rh，Os，Ir)，可以獲得與添加Pd或Pt相同的效果。
在權(quán)利要求1中所述的AuAgCu合金中，所該合金和根據(jù)日本專利公告6-260255公開的說明書制備的AuAgCu合金一樣，是一種固溶體合金，后者是將Ag和Cu擴(kuò)散進(jìn)入Au中(Ag和Cu進(jìn)入Au形成的擴(kuò)散材料)，可產(chǎn)生相同的效果。
同樣，在權(quán)利要求2所述的AuAgPdCu合金和權(quán)利要求3所述的PtAuAgCu合金中，在擴(kuò)散材料中也可以獲得與固溶體合金所產(chǎn)生的相同效果。
本發(fā)明可以有效地使用于所有滑動接觸中，包括滑動環(huán)、接插件以及用于小型直流電動機(jī)中的換向器。
附圖中顯示了幾種包層復(fù)合材料的實例。圖1是帶狀三層包層復(fù)合材料的透視圖，其中的包層復(fù)合材料1由具有凹陷截面的基礎(chǔ)層2，中間層3和裝在凹槽中的表面層4構(gòu)成。
圖2是圖1包層復(fù)合材料另一種實例的剖面圖。圖2中，中間層3’有凹陷截面，其兩端都暴露在外。
圖3是兩層包層復(fù)合材料一實例的剖面圖。圖3中，包層復(fù)合材料1’由具有凹陷截面的基礎(chǔ)層2和表面層4’構(gòu)成。
實施例雖然下文將用一些實施例說明本發(fā)明，但這些實施例不應(yīng)被視為是對本發(fā)明的限制。在實施例中，元素的“％”是重量百分?jǐn)?shù)，除非另作說明。
實施例1將用作表面層的Au-Ag(35％)-Cu(5％)合金與用作中間層的Ag-Pd(1％)-Cu(4％)-Ni(0.5％)帶狀合金接合，制成帶狀包層材料。將此接合材料與用作基礎(chǔ)層的Cu-Sn(2.3％)-Ni(9.5％)合金鑲嵌接合，制成包層復(fù)合材料。將此包層復(fù)合材料在750℃進(jìn)行熱處理，然后輥壓三次，獲得三層包層復(fù)合材料，其總體厚度為0.3mm，寬19mm，由5μm厚的表面層，20μm厚的中間層和基礎(chǔ)層構(gòu)成。
將此包層復(fù)合材料加工成外徑3.3mm，長2.4mm的三極換向器，此換向器然后裝配在用于帶動激光唱片轉(zhuǎn)軸的小型直流電動機(jī)中。
測試條件如下測試溫度70℃濕度5％RH測試時間96小時加載量實際激光唱片轉(zhuǎn)動方式每小時包括一次啟動和一次停止轉(zhuǎn)速500rpm電刷材料Ag-Pd(50％)接觸負(fù)荷2gf測試電動機(jī)數(shù)量10測試結(jié)束后，檢查因針狀磨耗性粉末等造成換向片之間導(dǎo)通而無法工作的電動機(jī)數(shù)，測定在檢查時能夠轉(zhuǎn)動的電動機(jī)的啟動電壓，并記錄測試前后的電壓差作為啟動電壓差。拆開電動機(jī)后，檢查沉積在換向器和電刷上的磨耗性粉末和黑粉的量，并計數(shù)針狀磨耗性粉末的數(shù)目。然后，測定換向器的磨耗面積和磨耗深度。這些結(jié)果列于表1。表面硬度也記錄作參考。
評價標(biāo)準(zhǔn)如下。此標(biāo)準(zhǔn)通用于所有測試。

表1至表5中的“合金組成/合金組成”和“合金組成/合金組成/合金組成”分別指兩層包層復(fù)合材料和三層包層復(fù)合材料所用的合金組成，標(biāo)記“/”在此表示兩層材料中表面層與基礎(chǔ)層之間的界面和三層材料中表面層與中間層及中間層與基礎(chǔ)層之間的界面。
實施例2根據(jù)實施例1中的方法，制造由Au-Ag(37％)-Cu(3％)合金構(gòu)成的表面層(厚5μm)、Ag-Pd(1.5％)-Cu(4％)-Ni(0.5％)合金構(gòu)成的中間層(厚20μm)和Cu(4％)-Sn(2.3％)-Ni(0.5％)合金構(gòu)成的基礎(chǔ)層構(gòu)成的三層包層材料，然后將其用于電動機(jī)。測試條件與實施例1相同，結(jié)果列于表1。
實施例3將用作表面層的Au與用作中間層的Ag-Cu(10％)-Ni(0.5％)帶狀合金的表面接合。對此材料進(jìn)行熱處理，使表面層擴(kuò)散從而合金化，此材料然后與用作基礎(chǔ)層的Cu-Sn(2.3％)-Ni(9.5％)合金鑲嵌接合，獲得包層復(fù)合材料。
此包層復(fù)合材料在750℃熱處理，然后輥壓三次，制成總厚度0.3mm、寬19mm的三層包層材料，它是由5μm厚的表面層、20μm厚的中間層和基礎(chǔ)層構(gòu)成。在此，利用EPMA元素定量分析法，分析表面層的AuAgCu合金(Au擴(kuò)散材料)，其中含38.2％Ag，6.1％Cu和余量的Au。
在電動機(jī)中的使用和測試條件與實施例1相同，結(jié)果列于表1。
實施例4將用作表面層的Cu-Sn(2.3％)-Ni(9.5％)合金與用作基礎(chǔ)層的Ag-Cu(6％)-Ni(0.5％)合金鑲嵌接合，獲得包層材料。
此包層材料在750℃熱處理，然后輥壓三次制成總厚0.3mm、寬19mm的的兩層包層復(fù)合材料，它由20μm厚的表面層和基礎(chǔ)層構(gòu)成。
在電動機(jī)中的使用和測試條件與實施例1相同，結(jié)果列于表1。
實施例5至9根據(jù)實施例4的方法，制得5種由表面層和基礎(chǔ)層構(gòu)成的兩層包層復(fù)合材料，表面層分別由Ag-Cu(8％)-Ni(0.5％)合金(實施例5)、Ag-Cu(10％)-Ni(0.5％)合金(實施例6)、Ag-Pd(0.5％)-Cu(4％)-Ni(0.5％)合金(實施例7)、Ag-Pd(1％)-Cu(4％)-Ni(0.5％)合金(實施例8)、Ag-Pd(1.5％)-Cu(4％)-Ni(0.5％)合金(實施例9)構(gòu)成，基礎(chǔ)層均由Cu-Sn(2.3％)-Ni(9.5％)構(gòu)成。
在電動機(jī)中的使用和測試條件與實施例1相同，結(jié)果列于表1。
已有技術(shù)實施例1根據(jù)實施例1的方法，制得由Au-Ag(40％)合金表面層(厚2μm)，Ag-Cu(4％)-Ni(0.5)合金中間層(厚20μm)和Cu-Sn(2.3％)-Ni(9.5％)合金基礎(chǔ)層構(gòu)成的三層包層復(fù)合材料。
在電動機(jī)中的使用和測試條件與實施例1相同，結(jié)果列于表2。
對照實施例1根據(jù)實施例4的方法制得由Ag-Cu(4％)-Ni(0.5％)合金構(gòu)成的表面層(厚20μm)和由Cu-Sn(2.3％)-Ni(9.5％)合金構(gòu)成的基礎(chǔ)層構(gòu)成的兩層包層復(fù)合材料。
在電動機(jī)中的使用和測試條件與實施例1相同，結(jié)果列于表2。
對照實施例2根據(jù)實施例4的方法制得由Ag-Pd(3％)-Cu(4％)-Ni(0.5％)合金表面層(厚20μm)和Cu-Sn(2.3％)-Ni(9.5％)合金基礎(chǔ)層構(gòu)成的兩層包層復(fù)合材料。
在電動機(jī)中的使用和測試條件與實施例1相同，結(jié)果列于表2。
實施例10、11和現(xiàn)有技術(shù)實施例2使用與實施例相同的測試條件，不同的是測試時間為500小時，制成三種包層復(fù)合材料，它們分別與實施例3的相同(實施例10)，與實施例1的相同(實施例11)，與現(xiàn)有技術(shù)實施例1相同(現(xiàn)有技術(shù)實施例2)，將它們加工成換向器，然后將換向器用于進(jìn)行上述測試的小型直流電動機(jī)中。
雖然測試時間不同，但評價標(biāo)準(zhǔn)仍與實施例1相同，結(jié)果列于表3。
實施例12、13和現(xiàn)有技術(shù)實施例3使用與實施例1相同的測試條件，不同的是測試溫度為-30℃，測試時間為500小時，制成三種包層復(fù)合材料，它們分別與實施例3的相同(實施例12)，與實施例1的相同(實施例13)，與現(xiàn)有技術(shù)實施例1相同(現(xiàn)有技術(shù)實施例3)，將它們加工成換向器，然后將換向器用于進(jìn)行上述測試的小型直流電動機(jī)中。
雖然測試時間不同，但評價標(biāo)準(zhǔn)仍與實施例1相同，結(jié)果列于表4。
實施例14至18和對照實施例4與5根據(jù)實施例1的方法，制成7種三層包層復(fù)合材料，其表面層的組成分別為Au-Ag(37％)-Pd(0.5％)-Cu(3％)合金(實施例14)、Au-Ag(37％)-Pd(5％)-Cu(3％)合金(實施例15)、Au-Ag(35％)-Pd(0.5％)-Cu(5％)合金(實施例16)、Au-Ag(35％)-Pd(5％)-Cu(5％)合金(實施例17)、Pt(5％)-Au-Ag(35％)-Cu(5％)合金(實施例18)、Au-Ag(35％)-Cu(5％)合金(對照實施例4)和Au-Ag(40％)-Pd(5％)合金(對照實施例5)，中間層均為Ag-Pd(0.5％)-Cu(4％)-Ni(9.5％)合金，基礎(chǔ)層均為Cu-Sn(2.3％)-Ni(9.5％)合金。
由于對這些材料的性能有了提高，測試時間由96小時變?yōu)?92小時，是原來時間的兩倍。在電動機(jī)中的使用和測試條件與實施例1的相同，但是測試時間不同，結(jié)果列于表5。
實施例19根據(jù)實施例4的方法，制成兩層包層復(fù)合材料，其表面層為Pt(0.5％)-Ag-Cu(4％)-Ni(0.5％)合金，基礎(chǔ)層為Cu-Sn(2.3％)-Ni(9.5％)合金。根據(jù)相同于實施例4的方法對其進(jìn)行測試，結(jié)果列于表5。
表1和表2清楚地顯示，在已有技術(shù)實施例1中，70℃、測試時間為96小時時，包括磨耗性粉末、黑粉、磨耗面積、磨耗深度和針狀磨耗粉末在內(nèi)的抗磨耗性能較差。對照實施例1的10個電動機(jī)中有4個電動機(jī)以及對照實施例2中的全部10個電動機(jī)在測試中都產(chǎn)生了針狀磨耗性粉末，填滿了換向片之間的空間，造成了換向器短路，結(jié)果電動機(jī)停轉(zhuǎn)。對照實施例2表明，Pd含量高于1.5％時，黑粉增加，從而加大了接觸電阻提高了啟動電壓。
在實施例1至9中，接觸電阻和啟動電壓很低，磨耗面積和磨耗深度也顯示出良好的結(jié)果。
表3(測試溫度為70℃，測試時間為500小時)顯示，實施例10和11中獲得了良好的滑動性能，在500小時內(nèi)沒有電動機(jī)停轉(zhuǎn)，但對照實施例2中，全部電動機(jī)在500小時內(nèi)停轉(zhuǎn)。
表4(測試溫度為-30℃，測試時間為500小時)表明，實施例12和14中獲得了優(yōu)良的滑動性能；500小時內(nèi)沒有電動機(jī)停轉(zhuǎn)，但在對照實施例3中10個電動機(jī)中有3個停轉(zhuǎn)。
而且，表5還表明，實施例14和19中的改進(jìn)比對照實施例4中更突出。對照實施例5是表面層不含Cu的三層包層復(fù)合材料，10個電動機(jī)中有4個停轉(zhuǎn)。這說明，在表面層的AuAg合金中加入Pd前加入Cu是重要的，只加Pd而不加Cu不能產(chǎn)生充分的效果。
表1(溫度70℃，時間96小時)

*Ex.＝實施例表2(溫度70℃，時間96小時)

*Pri.Ex.＝已有技術(shù)實施例*Comp.EX.＝對照實施例表3(溫度70℃，時間500小時)

表4(溫度-30℃，時間500小時)

表5(溫度70℃，時間192小時)

*Comp.Ex.＝對照實施例
權(quán)利要求
1.用于滑動接觸的電學(xué)和機(jī)械滑動部分的滑動接觸材料，其特征在于，它是主要由10至60％(重量)Ag、0.1至7％(重量)Cu和余量的Au構(gòu)成的Au-Ag-Cu合金。
2.用于滑動接觸的電學(xué)和機(jī)械滑動部分的滑動接觸材料，其特征在于，它是主要由10至60％(重量)Ag、0.1至7％(重量)Pd、0.1至7％(重量)Cu和余量的Au構(gòu)成的Au-Ag-Pd-Cu合金。
3.用于滑動接觸的電學(xué)和機(jī)械滑動部分的滑動接觸材料，其特征在于，它是主要由0.1至7％(重量)Pt、10至60％(重量)Ag、0.1至7％(重量)Cu和余量的Au構(gòu)成的Pt-Au-Ag-Cu合金。
4.用于滑動接觸的電學(xué)和機(jī)械滑動部分的滑動接觸材料，其特征在于，它是主要由5至10％(重量)Cu、0.1至1％(重量)Ni和余量的Ag構(gòu)成的Ag-Cu-Ni合金。
5.用于滑動接觸的電學(xué)和機(jī)械滑動部分的滑動接觸材料，其特征在于，它是主要由0.1至1.5％(重量)Pd、3至10％(重量)Cu和余量的Ag構(gòu)成的Ag-Pd-Cu合金。
6.用于滑動接觸的電學(xué)和機(jī)械滑動部分的滑動接觸材料，其特征在于，它是主要由0.1至1.5％(重量)Pd、3至10％(重量)Cu、0.1至1％(重量)Ni和余量的Ag構(gòu)成的合金。
7.用于滑動接觸的電學(xué)和機(jī)械滑動部分的滑動接觸材料，其特征在于，它是主要由0.1至1.5％(重量)Pt、3至10％(重量)Cu和余量的Ag構(gòu)成的Pt-Ag-Cu合金。
8.用于滑動接觸的電學(xué)和機(jī)械滑動部分的滑動接觸材料，其特征在于，它是主要由0.1至1.5％(重量)Pt、3至10％(重量)Cu、0.1至1％(重量)Ni和余量的Ag構(gòu)成的Pt-Ag-Cu-Ni合金。
9.兩層包層復(fù)合材料，其特征在于，它由權(quán)利要求1至8中任一項所述的滑動接觸材料構(gòu)成的表面層和由Cu或Cu合金構(gòu)成的基礎(chǔ)層構(gòu)成。
10.三層包層復(fù)合材料，其特征在于，它由權(quán)利要求1至3中任一項所述的滑動接觸材料構(gòu)成的表面層，由權(quán)利要求4至8中任一項所述的滑動接觸材料構(gòu)成的中間層和由Cu或Cu合金構(gòu)成的基礎(chǔ)層構(gòu)成。
11.一種換向器，其特征在于，它使用權(quán)利要求9或10所述的包層復(fù)合材料，該包層復(fù)合材料包含權(quán)利要求1至8中任一項所述的滑動接觸材料。
12.一種直流電動機(jī)，其特征在于，它具有權(quán)利要求11所述的換向器。
全文摘要
本發(fā)明公開了幾種滑動接觸材料，其組成分別為AuAgCu，AuAgPdCu，PtAuAgCu，AgCuNi，AgpdCuNi和PtAgCuNi。此滑動接觸材料可用于制造三極換向器，用在小型直流電動機(jī)中。此滑動接觸材料將產(chǎn)生劃時代的結(jié)果能夠保持電動機(jī)低的啟動電壓，同時提高耐磨性。
文檔編號H01H1/02GK1150861SQ96190113
公開日1997年5月28日 申請日期1996年2月23日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月24日
發(fā)明者涉谷功, 山本俊哉, 麻田敬雄, 中村哲也 申請人:馬淵馬達(dá)株式會社, 田中貴金屬工業(yè)株式會社