银基电刷材料组织及性能的研究

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1、银基电刷材料组织及性能的研究第24卷第2期兵器材料科学与工程ol.24No.2V2001年3月ORDNANCEMATERIALSCIENCEANDENGINEERINGMar.2001郑冀高后秀李宝银（天津大学材料与工程学院）耍:研究了一系列银基电刷材料，通过对电性能和摩擦、蘑损性能的研究，筛选出最佳电刷材料;并对电刷的对偶材料货币银进行了分析。试验表明，以Ag关键词:电刷材料;滑环;摩擦磨损中图分类号:TM97文献标识码:A文章编号:1004—244X(2001)02—0026—04MoS2G为电刷，货币银为滑环材料，具有优良的电性能和摩擦磨损性能。并对电刷和滑环材料的表烦微观结构与性能

2、之间的关系进行了研究。银基电刷材料是最常见的电接触材料，主耍用于航天和航空工业中的电接触元件，是必不可少的电器元件。无论是航空和宇航用仪表系统、自动控制系统以及电机、电器及电路装置都大量使用，它担负着相对滑动部件的接通，关闭以及电传递的作用，因此对它不仅有电性能方面的耍求,还有摩擦、磨损性能的要求;即要求其精确、可靠、寿命长。银具有高的导电性和抗真空冷焊性，但机械性能及耐磨性较差;因此研制既具有高的导电性，又具有高的耐蘑和良好机械性能的银基电刷复合材料，以满足航天和航空工业对电接触元件的需要。本文研制了一系列银基电刷材料，并对其电性能和摩擦、磨损性能进行了研究。并通过材料表面微观结构的分析

3、,研究材料性能与微观结构之间的关系。2实验结果与讨论2.1电刷材料的选择由表1可以看到,AgMoS2材料的机械性能最低，随着石墨的加入机械性能提高，当加入组元Ta后,冲击强度提高5倍,抗弯强度提高1倍，硬度提高84%。由此看出,复合相的加入，对提高材料的机械性能是有利的，尤其是硬质相Ta的加入，起到了弥散强化基体的作用/吏机械性能成倍增长。表2列出银基电刷材料的电性能和摩擦磨损性能。表1列出了配制的一系列银基电刷材料的成分和机械性能材料AgMoS2MoS2GNbSe2TaMoS2GG密度/(103kg?m-3)硬度(HB)/MPa冲击强度0.130.150.330.67抗弯强度104216

4、0017002298/kg?m?cm-2/kg?cm-28.17.98.08.92703305404961实验方法银基电刷复合材料是采用粉末冶金工艺进行制备的。将配制好的银基复合材料放入模具屮冷压成型后，在氢气保护气氛850°C下烧结'再在460°C下经热补压后，得到尺寸为20mmX30mmX25mm的块状材料。滑环材料为铸造Ag金，直径45mm,厚度8mm。10Cu的货币银合AgAgAgG为石墨表2银基电刷材料的电性能和摩擦磨损性能材料AgAgAgAgMoS2MoS2GNbSe2TaMoS2GG电阻率电噪咅/(X10-88.m)/m82.752.863.173.964.03.00.81.

5、3摩擦系数0.110.160.210.24蘑损率/mg4.53.11.30・9摩擦磨损性能在栓■盘式高温试验机上进行，负荷19.6N,速度lm/s川寸间lho电噪音是在EMM试验机上进行，材料的微观分析在EPM子探针微区分析仪上进行。X收稿日期:2001-01-10810型电由表2可以看到,复合相组元的加入使材料的第2期27电阻率有所增大/旦电噪音却降低”尤其是NbSe2及Ta的加入，使电噪音降低5倍和3倍，它对提高电刷材的电接触电性能是非常好。复合相组元的加入使摩擦系数升高,但磨损率降低3~5倍,材料的耐磨性大大提高。综合以上四种银基电刷材料，以AgTaMoS2G的电性能和摩擦磨损性能最

6、TaMoS2G作为电刷材佳。因此我们选择Ag2.2组织形貌TaMoS2G复合材料的金相照片，图2所示为它的各组分的面分布。图1是Ag图1AgTaMoS2G电刷的金相照片（500X)料，对它的组织结构进行研究。a—Agb—Ta元素C—Mo元素d—S兀素图2AgTaMoS2G电刷各组分的面分布(500X)e—石墨由图1、图2可以看出，在银基电刷复合材料中，以银为主体，作为电刷的基体材料,主要起导电作用淇中连续分布着石墨和二硫化帆它们都是固体润滑剂，起润滑作用，而且石墨还具有一定的灭电弧作用;元素钮均匀分布于整个电刷材料中，作为硬质TaMoS2G电刷材料具有优良的电性能、机械性能和摩擦磨损性能。

7、2.3滑环材料的选择滑环作为电刷材料的对偶材料，它的性能好坏直接影响到电接触元件的可靠性和电性能。所以,我们对28兵器材料科学与工程第24卷TaMoS2G为电刷与几种币银环配对的试验数据。表4几种滑环材料性能对比试验滑环材料币银币银・2币银・3密度/g?m-10.7010.3710.19电接触性能和摩擦磨损性能，尤其是币银3表现出最佳的性能。图2为三种币银滑环材料的金相照片。2.4摩擦磨损性能与表面结构的分析在EMM试验