專利名稱：銀鈀/鋅白銅層狀復(fù)合材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于微電機(jī)電刷的材料，特別涉及一種銀鈀/鋅白銅層狀復(fù)合材 料及制備方法。
背景技術(shù)：
銀鈀合金(下稱AgPd)具有優(yōu)異的電接觸性能和耐腐蝕性能，鋅白銅(銅鋅鎳合 金，下稱BZn)具有較高的強(qiáng)度和彈性等優(yōu)良性能，二者組成的AgPd/BZn層狀復(fù)合材料(其 中AgPd為工作層，BZn為基層，兩種合金之間的斜線“/”表示兩者間的界面，下同。)擁有 上述兩方面的優(yōu)點(diǎn)，因而成為微特電機(jī)中常用的電刷材料。這種復(fù)合帶材采用熱軋復(fù)合工 藝生產(chǎn)，或者采用冷軋復(fù)合生產(chǎn)，但在退火過程中需要經(jīng)歷高溫。由于鋅白銅中含大量熔點(diǎn) 低、易揮發(fā)的Zn元素，在加熱過程中Zn容易揮發(fā)到爐氣中，尤其當(dāng)溫度在650°C以上時其揮 發(fā)嚴(yán)重，這些爐氣中的鋅會沉積在AgPd表面，形成一層富Zn的合金層，遮蓋了 AgPd合金本 身的金屬光澤(銀灰色)，顯示為較暗的棕色(或咖啡色)，Zn揮發(fā)越多，沉積在貴金屬表 面的量就越多，顏色就越深。同時，在顯微鏡下還可以觀察到該富Zn層導(dǎo)致的垂直于軋制 方向的“魚鱗”形貌。該富Zn層是很薄的，在微電機(jī)運(yùn)行初期的極短時間內(nèi)就會消失，一般 情況下不會影響刷片的工作性能，所以目前微電機(jī)行業(yè)對這種存在富Zn層的材料是可以 接受的。但是，當(dāng)BZn中的Zn揮發(fā)嚴(yán)重，造成富Zn層中的Zn含量達(dá)到13%以上時，對復(fù)合 材料的性能還是有產(chǎn)生不良影響的可能。首先，BZn中大量Zn揮發(fā)后，會造成基層貧Zn，降 低其力學(xué)性能，特別是在BZn合金成分分布不均勻的情況下，Zn的嚴(yán)重?fù)]發(fā)會導(dǎo)致基層產(chǎn) 生開裂等現(xiàn)象；其次，AgPd表面Zn含量過高會引起刷片工作初期接觸電阻增大，降低微電 機(jī)的早期使用性能；第三，過高的Zn含量會降低刷片表面的耐腐蝕性，引起新電機(jī)啟動異 常(如啟動電流增大等)；最后，Zn對AgPd表面金屬光澤的影響導(dǎo)致部分高端用戶對AgPd/ BZn層狀復(fù)合材料在電刷領(lǐng)域中使用性能產(chǎn)生懷疑，降低材料的市場競爭力。因此，目前開 發(fā)了一些技術(shù)來減少Zn的沉積量，如機(jī)械打磨、提高吹爐強(qiáng)度和頻率等，但這些技術(shù)或者 造成貴金屬材料的損失、或者難以保證Zn含量的一致性，所以實(shí)用價(jià)值不大。有的企業(yè)已 經(jīng)通過BZn表面電鍍銅來減少Zn揮發(fā)，而通過制備金屬鎳層來控制Zn揮發(fā)的技術(shù)尚未見 報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種銀鈀/鋅白銅層狀復(fù)合材料及制備方法，在BZn表面鍍 金屬鎳層以控制Zn的揮發(fā)，減少AgPd層表面Zn的沉積于富集，改善其金屬色澤，提高電刷 材料的初期使用性能，可以滿足高端用戶的要求。本發(fā)明的技術(shù)方案是銀鈀/鋅白銅層狀復(fù)合材料，由表面鍍有金屬鎳的BZn合金與AgPd組成，其中 AgPd為工作層，BZn為基層。
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銀鈀合金中各成分的重量百分比為25. 0-55. OPd，余量為Ag。鋅白銅為BZnl8_26合金或C7701銅合金。所述金屬鎳層厚度為5 0. 5 μ m。制備銀鈀/鋅白銅層狀復(fù)合材料的方法，有以下步驟清洗BZn合金，采用氨基磺酸鹽連續(xù)帶材電鍍在在BZn銅合金表面鍍金屬鎳層；AgPd合金在600°C -750°C溫度下，變形量為30-60%，在氮?dú)饣驓錃饣虻獨(dú)夂蜌錃?混合氣體的保護(hù)氣下進(jìn)行熱軋復(fù)合，得到層狀復(fù)合材料。銀鈀合金層全部覆蓋鋅白銅表面或嵌入(條復(fù))鋅白銅表面的槽中。條復(fù)時，在開槽前將金屬鎳層鍍在鋅白銅表面。條復(fù)時，也可以在開槽后將金屬鎳層鍍在鋅白銅表面。采用本發(fā)明技術(shù)方案，由于鎳與銅在固態(tài)下可以無限互溶，在銅合金表面制備鎳 覆蓋層可獲得很好的界面結(jié)合強(qiáng)度，在后續(xù)生產(chǎn)中不會剝落，因此可以在生產(chǎn)的全過程抑 制Zn的揮發(fā)，而且鎳的熔點(diǎn)很高(約為1453°C )，在生產(chǎn)過程中不會因其自身的揮發(fā)對 AgPd合金層產(chǎn)生影響。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為1)采用本發(fā)明的技術(shù)在BZn表面制備鎳覆蓋層以后，用于生產(chǎn)AgPd/BZn復(fù)合材料 時，可以有效地減少Zn的揮發(fā)，從而顯著降低AgPd表面的Zn含量，提高AgPd層的表面質(zhì) 量和性能。2)采用本發(fā)明的技術(shù)在BZn表面制備鎳覆蓋層以后，生產(chǎn)復(fù)合材料的工藝與采用 無金屬鎳層的基層一致，不需要對工藝和設(shè)備進(jìn)行改動，技術(shù)易于掌握和實(shí)施。3)軋制到成品時BZn表面的鎳層厚度在0. 2μπι以下，所以對基層的硬度和整個材 料的彈性等力學(xué)性能不會產(chǎn)生不利影響。4)采用本發(fā)明所述具有金屬鎳層的BZn合金生產(chǎn)AgPd/BZn層狀復(fù)合材料的工藝， 與采用無金屬鎳層的BZn基層材料一致。本發(fā)明在將銀鈀復(fù)合在鋅白銅表面前，在鋅白銅合金帶材表面鍍金屬鎳層，用于 防止材料加熱過程中鋅的揮發(fā)，可以減少復(fù)合材料中銀鈀層表面的鋅污染，改善銀鈀/鋅 白銅層狀復(fù)合材料表觀質(zhì)量和電接觸性能，特別適用于制備微電機(jī)電刷。
具體實(shí)施例方式取表1中AgPd和BZn材料，按照下述工藝方法的制備本發(fā)明所述銀鈀/鋅白銅層 狀復(fù)合材料表 1實(shí)施例AgPd合金中各成分的重量 百分含量BZn合金130. 5Pd,余量為AgBZnl8-26銅合金225. 5Pd,余量為AgBZnl8-26銅合金335. 5Pd、余量為AgBZnl8-26銅合金440. 5Pd,余量為AgBZnl8-26銅合金530. 5Pd,余量為AgC7701銅合金645. 5Pd,余量為AgBZnl8-26銅合金750. 5Pd,余量為AgC7701銅合金854. 5Pd,余量為AgBZnl8-26銅合金在BZn表面鍍金屬鎳層，采用通常的氨基磺酸鹽連續(xù)帶材電鍍方法，以氨基磺酸 鎳為鍍液，以純鎳為陽極，鍍液溫度在60V 70°C，電流密度在40 80A/dm2 ；然后與AgPd 合金在600°C 750°C溫度范圍內(nèi)，變形量在30 60%之間，氮?dú)饣驓錃饣虻獨(dú)夂蜌錃饣旌?氣體的氣氛的保護(hù)下進(jìn)行熱軋復(fù)合得到層狀復(fù)合材料，金屬鎳層厚度為5 0. 5 μ m。軋制 成厚約0. 06mm的成品帶材。用能譜儀測試AgPd層表面的Zn含量，并利用掃描電鏡觀察測 試基層表面的鎳覆蓋層厚度，比較如下實(shí)施例1 8的AgPd層表面Zn含量的能譜測試結(jié)果及基層表面鎳覆蓋層厚度見 表2，比較例1、2分別是采用無鎳覆蓋層的BZn合金生產(chǎn)的AgPd30/BZnl8-26和AgPd50/ BZn 18-26復(fù)合材料。表2表2實(shí)施例1-8及比較例試驗(yàn)結(jié)果
實(shí)施例Zn,重量％復(fù)合前BZn合金表面鎳層 厚度，μ m成品帶材BZn合金表面鎳 層厚度，μ m19. 352. 250. 0928. 622. 250. 0939. 042. 50. 1049. 863. 00. 1257. 352. 750. 1168. 893. 750. 1578. 373. 250. 1387. 262. 250. 09比較例118. 86/0比較例215. 56/0
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結(jié)論上述試驗(yàn)結(jié)果表明，采用本發(fā)明的技術(shù)在BZn表面制備鎳覆蓋層，并用于生 產(chǎn)AgPd/BZn復(fù)合材料，顯著地降低了 AgPd表面的Zn含量，使其Zn含量控制在10%以下。
權(quán)利要求
一種銀鈀/鋅白銅層狀復(fù)合材料，其特征在于由表面鍍有金屬鎳的BZn合金與AgPd組成，其中AgPd為工作層，BZn為基層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于銀鈀合金中各成分的重量百分比為 25. 0-55. OPd，余量為 Ag。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于鋅白銅為BZnl8-26合金或C7701銅合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于所述金屬鎳層厚度為5 0.5 μ m。
5.制備權(quán)利要求1所述的銀鈀/鋅白銅層狀復(fù)合材料的方法，其特征在于有以下步驟清洗BZn合金，采用氨基磺酸鹽連續(xù)帶材電鍍在BZn銅合金表面鍍金屬鎳層； AgPd合金在600°C -750°C溫度下，變形量為30-60%，在氮?dú)饣驓錃饣虻獨(dú)夂蜌錃饣旌?氣體的保護(hù)氣下進(jìn)行熱軋復(fù)合，得到層狀復(fù)合材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于銀鈀合金層全部覆蓋鋅白銅表面或嵌入 鋅白銅表面的槽中。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于開槽前將金屬鎳層鍍在鋅白銅表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于開槽后將金屬鎳層鍍在鋅白銅表面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種銀鈀/鋅白銅層狀復(fù)合材料及制備方法，所述銀鈀/鋅白銅層狀復(fù)合材料，其特征在于由表面鍍有金屬鎳的BZn合金與AgPd組成，其中AgPd為工作層，BZn為基層。材料的制備方法為采用氨基磺酸鹽連續(xù)帶材電鍍在BZn銅合金表面鍍金屬鎳層；AgPd合金在氮?dú)饣驓錃饣虻獨(dú)夂蜌錃饣旌蠚怏w的保護(hù)氣下進(jìn)行熱軋復(fù)合。本發(fā)明方法在BZn表面鍍金屬鎳層以控制Zn的揮發(fā)，減少AgPd層表面Zn的沉積于富集，改善其金屬色澤，提高電刷材料的初期使用性能，可以滿足高端用戶的要求。
文檔編號H01R43/12GK101924313SQ20091030309
公開日2010年12月22日 申請日期2009年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月9日
發(fā)明者劉安利, 周曉榮, 徐永紅, 楊賢軍, 章應(yīng), 趙明華 申請人:重慶川儀自動化股份有限公司