气雾化Ag-Cu合金粉末的应用及其制备的银基固体自润滑材料

摘要

本发明涉及一种气雾化Ag-Cu合金粉末的应用及其制备的银基固体自润滑材料。具体是以气雾化Ag-Cu合金粉和MoS

说明书

技术领域

本发明涉及一种气雾化Ag-Cu合金粉末的应用及其制备的银基固体自润滑 材料。

背景技术

银基固体自润滑材料主要用作航天飞机、卫星、载人飞船、载人空间站等 航天器中的电接触材料，起着传递电信号和电功率的作用。在空间及宇航机械 中高可靠性电刷-滑环系统要求其电刷材料要具有较低的磨损率，以保证系统运 行的寿命长，并使电刷-滑环之间短路的可能性减至最低限度；要具有较低的接 触电阻，以使系统在动力传递过程中的能量损失及由焦耳热引起的温升保持在 低水平；要具有较低的电噪音，确保将电噪声对电路的干扰限制在容许的范围； 要具有较低的摩擦系数，使传动力矩较小；同时电刷材料要具有较好的储存稳 定性。

发明内容：

本发明的目的是：提供一种气雾化Ag-Cu合金粉替代传统的银铜混合粉或 者化学银铜复合粉，制备具有高耐磨性能的银基固体自润滑材料的应用方法及 其制备的银基固体自润滑材料。

本发明的目的是通过以下方式实现的。

一种气雾化Ag-Cu合金粉末的应用方法：直接将平均粒径小于25微米的气 雾化Ag-Cu合金粉末用于制备银基固体自润滑材料。

按照以下质量百分比的组分制备上述银基固体自润滑材料：Cu质量含量占 2.5～5.0％的气雾化方法制备的Ag-Cu合金粉末：88～96wt％；粒径＜2μm的MoS₂粉末：4～12wt％。

上述Ag-Cu合金粉末的气雾化参数：雾化温度为980℃-1050℃，压力为 2-5MPa，雾化介质为室温N₂；制备的Ag-Cu合金粉末形状为球形，-500目粉末 收得率大于65％，氧含量低于200ppm。

一种银基固体自润滑材料组分如下：Cu质量含量占2.5～5.0％的气雾化方法 制备的Ag-Cu合金粉末：88～96wt％；粒径＜2μm的MoS₂粉末：4～12wt％。

所述的材料的制备过程如下：

(1)混料

将气雾化Ag-Cu合金粉末和MoS₂粉末干燥，然后按照比例称取Ag-Cu合 金粉末和MoS₂粉末，将两种粉末放入球磨罐中球磨，获得混合粉；

(2)热压

将混合粉末装入模具内，将模具置于热压机中升温热压，随炉冷却，即获 得银基固体自润滑材料压片。

步骤(1)中Ag-Cu合金粉末的气雾化参数：雾化温度为980℃-1050℃，压 力为2-5MPa，雾化介质为室温N₂；制备的Ag-Cu合金粉末形状为球形，-500 目粉末收得率大于65％，氧含量低于200ppm。

步骤(1)中将气雾化Ag-Cu合金粉末过500目筛，在120℃下干燥24h， 再将MoS₂粉末在60℃下干燥24h。

步骤(1)中将两种粉末放入球磨罐中以250r/min的转速球磨8h，获得混 合粉。

步骤(2)中在升温的同时循序加压，目标热压温度880～930℃，目标压力 25～30MPa，保温时间15～25min。

步骤(2)中将混合粉末装入石墨模具内；热压过程中保护气氛为氩气或氮 气。

本发明的优势：

银基固体自润滑材料具有高的导电和减摩、耐磨性能，其工作电噪声值低、 稳定性好，是空间和宇航设备中相对滑动部件实现电接通、关闭及电传递等功 能的首选材料，是航空和宇航仪表系统、自动控制系统以及电机、电器及电路 装置中的关键电接触元件。本方法的原料采用雾化Ag-Cu合金粉代替Ag-Cu复 合粉或者银铜混合粉，解决了Ag-Cu复合粉制备工艺繁琐、批次稳定性差、残 留微含量氮化物的问题，以及银铜混合粉中的Ag和Cu难以完全合金化的问题。 本发明制得的银基固体自润滑材料材料，基体中MoS₂分布均匀，力学性能高以 及摩擦磨损性能优异等特点。各项指标如下：密度≥理论密度的98％，摩擦系数 0.12～0.30(对偶体为90Ag10Cu)，磨损率＜8×10^-14m³/(N·m)，抗弯强度＞150 MPa，静态接触电阻＜0.3mΩ，硬度(HB)＞60，空间低载荷载电条件下的使 用寿命为12～15年。相比于Ag-Cu复合粉制备的材料(磨损率＜20×10^-14)，其 抗磨损性能有了显著的提高，使用寿命也相应的延长。

附图说明

图1：是本发明卫星导电滑环用新型银基固体自润滑材料制备工艺流程示意 图；

图2：是本发明卫星导电滑环用新型银基固体自润滑材料的显微形貌图；

图3：是本发明卫星导电滑环用新型银基固体自润滑材料中MoS₂的质量分 数与摩擦系数的关系曲线图。

具体实施方式

下面结合实施例旨在进一步说明本发明，而非限制本发明。

实施例1：

所述新型银基固体自润滑材料的组分(质量百分比)为：

气雾化Ag-2.5Cu合金粉：96％；

MoS₂粉：4％。

Ag-Cu合金粉末的气雾化参数：雾化温度为980℃-1050℃，压力为2-5MPa， 雾化介质为室温N₂；制备的Ag-Cu合金粉末形状为球形，-500目粉末收得率大 于65％，氧含量低于200ppm。

材料制备方法包括以下步骤：

(1)混料

将气雾化Ag-2.5Cu合金粉过500目筛，在120℃下干燥24h，再将MoS₂粉在60℃下干燥24h，然后，按照比例称取Ag-Cu合金粉和MoS₂粉末，将两 种粉末放入球磨罐中以250r/min的转速球磨8h，获得混合粉。

(2)热压

将混合粉末装入石墨模具内，将模具置于热压机中，在升温的同时循序加 压，目标热压温度880～930℃，目标压力25～30MPa，保温时间15～25min，保护 气氛为氩气或氮气；随炉冷却，即获得新型空间用银基固体自润滑材料压片。

所得材料性能指标：密度≥理论密度的98.6％，摩擦系数＜0.25(对偶体为 90Ag10Cu)，磨损率＜5×10^-14m³/(N·m)，抗弯强度210±10MPa，静态接触电阻 ＜0.20mΩ，硬度(HB)＞60。

实施例2：

所述新型银基固体自润滑材料材料的组分(质量百分比)为：

气雾化Ag-2.8Cu合金粉：92％；

MoS₂粉：8％。

材料制备方法同实施例1。

所得材料性能指标：密度≥理论密度的98.5％，摩擦系数＜0.16(对偶体为 90Ag10Cu)，磨损率＜5×10^-14m³/(N·m)，抗弯强度180MPa，静态接触电阻＜ 0.25mΩ，硬度(HB)＞55。

实施例3：

所述新型银基固体自润滑材料材料的组分(质量百分比)为：

气雾化Ag-2.8Cu合金粉：88％；

MoS₂粉：12％。

材料制备方法同实施例1。

所得材料性能指标：密度≥理论密度的98.2％，摩擦系数＜0.13(对偶体为 90Ag10Cu)，磨损率＜9×10^-14m³/(N·m)，抗弯强度150MPa，静态接触电阻＜ 0.30mΩ，硬度(HB)＞50。

实施例4：

所述新型银基固体自润滑材料材料的组分(质量百分比)为：

气雾化Ag-5.0Cu合金粉：92％；

MoS₂粉：8％。

材料制备方法同实施例1。

所得材料性能指标：密度≥理论密度的98％，摩擦系数＜0.13(对偶体为 90Ag10Cu)，磨损率＜2×10^-14m³/(N·m)，抗弯强度220MPa，静态接触电阻＜ 0.30mΩ，硬度(HB)＞65。