一種用于電機(jī)的含稀土的銅合金材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于銅合金領(lǐng)域，具體而言涉及一種用于電機(jī)的含有稀土的銅合金材料， 尤其是應(yīng)用于電機(jī)換向器的銅合金材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 換向器是在電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)中用來轉(zhuǎn)換和傳導(dǎo)電流的一類零件。除了鼠籠式感應(yīng) 電機(jī)外，其他電機(jī)都要使用換向器，因此，換向器質(zhì)量的好壞直接影響電機(jī)的使用性能，是 電機(jī)的重要零件。直流微電機(jī)是辦公自動(dòng)化設(shè)備、視聽電子設(shè)備、通信設(shè)備、汽車及家電制 造業(yè)不可缺少的電子器件。直流微電機(jī)采用三極換向器與電刷滑動(dòng)接觸，實(shí)現(xiàn)電力傳輸維 持電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。換向器與電刷的工作狀況對(duì)電機(jī)的穩(wěn)定性和使用壽命有著舉足輕重的影響。
[0003] 在實(shí)際工作條件下，換向器主要承受載電磨損，以及在電流換向瞬間，電刷與換向 器極片分離而產(chǎn)生電弧作用。因此，換向器材料需要具備良好的導(dǎo)電性、低接觸電阻、耐腐 蝕、抗氧化、耐磨損和耐電弧損傷等優(yōu)良性能。
[0004] 20世紀(jì)后期，貴金屬復(fù)合材料的問世和大批量生產(chǎn)，使微電機(jī)換向器材料發(fā)生了 根本性的變化。以貴金屬復(fù)層優(yōu)良的電接觸性能和賤金屬基帶較好的機(jī)械性能和導(dǎo)電導(dǎo)熱 性能的組合來取代單一金屬或合金，從而獲得質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的最佳效果，因此得到了迅速推廣 應(yīng)用，為微電機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了有力的推動(dòng)作用。
[0005] 眾所周知，銀是貴金屬中相對(duì)廉價(jià)且具有優(yōu)良導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性的金屬，銅也有良 好的導(dǎo)電導(dǎo)熱能力。為了提高換向器的耐磨損和耐電弧等性能，開發(fā)出多種銀基合金用于 換向器的制作。從成本和實(shí)際使用條件的考慮，還將銀合金復(fù)合在銅合金基層表面得到層 狀復(fù)合材料。換向器通常采用銅合金制作，其中銅銀合金具有高導(dǎo)電性、高軟化溫度和較高 強(qiáng)度，是電機(jī)換向器的新材料。目前常規(guī)的含銀量〇. 03-0. 3%銅銀合金是制作換向器的主 要材料。
[0006] 材料的微合金化技術(shù)是根據(jù)材料的應(yīng)用需要選擇不同的合金元素，滿足不同的性 能要求，在銅銀合金的基礎(chǔ)上，添加一些微量元素，以起到提高材料力學(xué)性能、耐腐蝕性能、 耐磨性能，并保持足夠的導(dǎo)電性能和較高的強(qiáng)度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供一種用于電機(jī)的含稀土的銅合金材料，具有較強(qiáng)的抗拉強(qiáng)度、硬度、耐 磨性和耐熱性，同時(shí)具有優(yōu)良的導(dǎo)電性。
[0008] 具體地，本發(fā)明提供一種用于電機(jī)的含稀土的銅合金材料，包括銅、銀、硅、錳、鎂 以及稀土元素。
[0009] 在本發(fā)明的一個(gè)【具體實(shí)施方式】中，所述的用于電機(jī)的含稀土的銅合金材料，包括 如下重量百分比的原料：錳 0.02-0. 15%，鎂 0.02-0. 1%，銀 0.05-0. 20%，硅 0· 15-2.5%， 稀土元素0. 10-0. 50 %，余量為銅。
[0010] 在本發(fā)明的一個(gè)【具體實(shí)施方式】中，所述的用于電機(jī)的含稀土的銅合金材料，其中 稀土元素為釹、銘、鉺和釤。
[0011] 優(yōu)選地，其中稀土元素中含釹30-35%，銠20-25%，鉺20-25%，余量為釤。
[0012] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選地實(shí)施方式中，所述的用于電機(jī)的含稀土的銅合金材 料，包括如下重量百分比的原料：錳〇. 02-0. 15 %，鎂0. 02-0. 1 %，銀0. 05-0. 20 %，硅 0. 15-2. 5%，稀土元素0. 10-0. 50%，余量為銅，其中稀土元素中含釹30-35%，銠20-25%， 鉺20-25%，余量為釤。
[0013] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選地實(shí)施方式中，所述的用于電機(jī)的含稀土的銅合金材料，包 括如下重量百分比的原料：錳0.02%，鎂0.02%，銀0.05%，硅0. 15%，稀土元素0. 10%， 余量為銅，其中稀土元素中含釹30 %，銠20 %，鉺20 %，余量為釤。
[0014] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選地實(shí)施方式中，所述的用于電機(jī)的含稀土的銅合金材料，包 括如下重量百分比的原料：錳0. 15%，鎂0. 1%，銀0. 20%，硅2. 5%，稀土元素0. 50%，余 量為銅，其中稀土元素中含釹35%，銠25%，鉺25%，余量為釤。
[0015] 本發(fā)明另一方面提供一種用于電機(jī)的含稀土的銅合金材料的制備方法，包括以下 步驟：（1)先將銅在1200°C -1250°C熔煉30-60分鐘，然后依次加入錳、鎂、銀、稀土元素、 硅，同樣溫度下熔煉5-10分鐘；（2)熔煉后在850-900°C下進(jìn)行2-3小時(shí)固溶處理，然后進(jìn) 行淬火處理；（3)將淬火后的合金進(jìn)行70-90%的變形處理；（4)將合金在450-480 °C下保 溫1. 5-2小時(shí)；（5)在室溫下將合金進(jìn)行70-90%的變形處理。
[0016] 優(yōu)選地，其中變形處理方法為乳制、擠壓、拉拔。
[0017] 稀土加入銅銀合金中具有以下效果：（1)起到細(xì)化晶粒的效果，兼具造渣、凈化銅 液的作用，可明顯改善鑄錠的組織及性能；(2)改善銅合金的抗氧化能力及耐高溫強(qiáng)度； (3)起到脫氧、脫硫的效果，從而降低氧和硫的有害影響；(4)提高其耐磨性，顯著降低材料 的磨損流失速率，使其主要磨損機(jī)制由嚴(yán)重的粘著磨損變?yōu)檩^輕的磨粒磨損。同時(shí)，銀是貴 金屬中相對(duì)廉價(jià)且具有優(yōu)良導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性的金屬，故保留微量的銀可進(jìn)一步提高其導(dǎo)電 性以及耐熱性和耐磨性。
[0018] 下面結(jié)合具體的實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 實(shí)施例1 :
[0020] 用于電機(jī)的含稀土的銅合金材料，包括如下重量百分比的原料：錳0.02%，鎂 0. 02 %，銀0. 05 %，硅0. 15 %，稀土元素0. 10 %，余量為銅，其中稀土元素中含釹30 %，銠 20%，鉺20%，余量為釤；
[0021] 包括以下步驟：（1)先將銅在1200°C熔煉30分鐘，然后依次加入錳、鎂、銀、稀土元 素、硅，同樣溫度下熔煉5分鐘；（2)熔煉后在850°C下進(jìn)行2小時(shí)固溶處理，然后進(jìn)行淬火 處理；（3)將淬火后的合金進(jìn)行70%的變形處理；（4)將合金在450°C下保溫1. 5小時(shí)；（5) 在室溫下將合金進(jìn)行70%的變形處理。
[0022] 實(shí)施例2 :
[0023] 用于電機(jī)的含稀土的銅合金材料，包括如下重量百分比的原料：錳0. 15%，鎂 0. 1 %，銀0. 20 %，硅2. 5 %，稀土元素0. 50 %，余量為銅，其中稀土元素中含釹35 %，銠 25%，鉺25%，余量為釤；
[0024] 包括以下步驟：（1)先將銅在1250°C熔煉60分鐘，然后依次加入錳、銀、稀土元素、 硅，同樣溫度下熔煉10分鐘；（2)熔煉后在900°C下進(jìn)行3小時(shí)固溶處理，然后進(jìn)行淬火處 理；（3)將淬火后的合金進(jìn)行90%的變形處理；（4)將合金在480°C下保溫2小時(shí)；（5)在室 溫下將合金進(jìn)行90%的變形處理。
[0025] 對(duì)照例1 :
[0026] 用于電機(jī)的含稀土的銅合金材料，包括如下重量百分比的原料：錳0.02%，銀 0. 05 %，硅0. 15 %，稀土元素0. 10 %，余量為銅，其中稀土元素中含釹30 %，銠20 %，鉺 20%，余量為釤；
[0027] 包括以下步驟：（1)先將銅在1200°C熔煉30分鐘，然后依次加入錳、銀、稀土元素、 硅，同樣溫度下熔煉5分鐘；（2)熔煉后在850°C下進(jìn)行2小時(shí)固溶處理，然后進(jìn)行淬火處 理；（3)將淬火后的合金進(jìn)行70%的變形處理；（4)將合金在450°C下保溫1. 5小時(shí)；（5)在 室溫下將合金進(jìn)行70%的變形處理。
[0028] 對(duì)照例2 :
[0029] 用于電機(jī)的含稀土的銅合金材料，包括如下重量百分比的原料：錳0.02%，鎂 0. 02 %，銀0. 05 %，稀土元素0. 10 %，余量為銅，其中稀土元素中含釹30 %，銠20 %，鉺 20%，余量為釤；
[0030] 包括以下步驟：（1)先將銅在1200°C熔煉30分鐘，然后依次加入錳、鎂、銀、稀土元 素，同樣溫度下熔煉5分鐘；（2)熔煉后在850°C下進(jìn)行2小時(shí)固溶處理，然后進(jìn)行淬火處 理；（3)將淬火后的合金進(jìn)行70%的變形處理；（4)將合金在450°C下保溫1. 5小時(shí)；（5)在 室溫下將合金進(jìn)行70%的變形處理。
[0031] 對(duì)照例3:
[0032] 用于電機(jī)的含稀土的銅合金材料，包括如下重量百分比的原料：錳0.02%，鎂 0. 02 %，銀0. 05 %，硅0. 15 %，稀土元素0. 10 %，余量為銅，其中稀土元素中含釹50 %，鉺 20%，余量為釤；
[0033] 包括以下步驟：（1)先將銅在1200°C熔煉30分鐘，然后依次加入錳、鎂、銀、稀土元 素、硅，同樣溫度下熔煉5分鐘；（2)熔煉后在850°C下進(jìn)行2小時(shí)固溶處理，然后進(jìn)行淬火 處理；（3)將淬火后的合金進(jìn)行70%的變形處理；（4)將合金在450°C下保溫1. 5小時(shí)；（5) 在室溫下將合金進(jìn)行70%的變形處理。
[0034] 實(shí)施例3 :本發(fā)明銅合金的性能檢測(cè)
[0035] 將實(shí)施例1-2以及對(duì)照例1-3的銅合金進(jìn)行性能檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果列入表1。
[0036] 表1本發(fā)明銅合金材料的性能

【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于電機(jī)的含稀土的銅合金材料，其特征在于，包括銅、銀、硅、錳、鎂以及稀土 元素。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電機(jī)的含稀土的銅合金材料，包括如下重量百分 比的原料：錳 〇? 02-0. 15 %，鎂 0? 02-0. 1 %，銀 0? 05-0. 20 %，硅 0? 15-2. 5%，稀土元素 0? 10-0. 50%，余量為銅。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電機(jī)的含稀土的銅合金材料，其中稀土元素為釹、銠、鉺 和釤。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于電機(jī)的含稀土的銅合金材料，其中稀土元素中含釹 30-35 %，銠 20-25 %，鉺 20-25 %，余量為釤。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電機(jī)的含稀土的銅合金材料，包括如下重量百分 比的原料：錳 〇? 02-0. 15 %，鎂 0? 02-0. 1 %，銀 0? 05-0. 20 %，硅 0? 15-2. 5%，稀土元素 0. 10-0. 50 %，余量為銅，其中稀土元素中含釹30-35 %，銠20-25 %，鉺20-25 %，余量為釤。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于電機(jī)的含稀土的銅合金材料，包括如下重量百分比的原 料：錳0.02%，鎂0.02%，銀0.05%，硅0. 15%，稀土元素0. 10%，余量為銅，其中稀土元素 中含釹30 %，銠20 %，鉺20 %，余量為釤。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于電機(jī)的含稀土的銅合金材料，包括如下重量百分比的原 料：錳0. 15%，鎂0. 1%，銀0. 20%，硅2. 5%，稀土元素0. 50%，余量為銅，其中稀土元素中 含釹35%，銠25%，鉺25%，余量為釤。8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的用于電機(jī)的含稀土的銅合金材料的制備方法，其特 征在于，包括以下步驟：（1)先將銅在1200°C -1250°C熔煉30-60分鐘，然后依次加入錳、 鎂、銀、稀土元素、硅，同樣溫度下熔煉5-10分鐘；（2)熔煉后在850-900°C下進(jìn)行2-3小時(shí) 固溶處理，然后進(jìn)行淬火處理；（3)將淬火后的合金進(jìn)行70-90%的變形處理；(4)將合金在 450-480°C下保溫1. 5-2小時(shí)；（5)在室溫下將合金進(jìn)行70-90%的變形處理。9. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其中變形處理方法為乳制、擠壓、拉拔。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于電機(jī)的含稀土的銅合金材料，包括銅、銀、硅、錳、鎂以及稀土元素，各組分的重量百分比為：錳0.02-0.15％，鎂0.02-0.1％，銀0.05-0.20％，硅0.15-2.5％，稀土元素0.10-0.50％，余量為銅。該銅合金材料具有較強(qiáng)的抗拉強(qiáng)度、硬度、耐磨性和耐熱性，同時(shí)具有優(yōu)良的導(dǎo)電性，能夠應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的換向器、電機(jī)轉(zhuǎn)子等，應(yīng)用前景廣闊。
【IPC分類】C22F1/08, C22C9/10
【公開號(hào)】CN105018784
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510409720
【發(fā)明人】張耀東, 李卓奇, 張翼, 朱新宇, 方志平
【申請(qǐng)人】南通長江電器實(shí)業(yè)有限公司
【公開日】2015年11月4日
【申請(qǐng)日】2015年7月13日