耐電弧燒蝕的開關(guān)觸點(diǎn)及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種耐電弧燒蝕的開關(guān)觸點(diǎn)及其制備方法，開關(guān)觸點(diǎn)是具有多層層狀結(jié)構(gòu)的復(fù)合體，第一層為疏水性橡膠層，第二層為粘合層，第三層為金屬薄片層，第四層粘合層，第五層為金屬鍍層；其中，第五層金屬鍍層是第一層、第二層、第三層和第四層的復(fù)合體浸漬在含有難熔金屬元素的化學(xué)鍍液中，用化學(xué)沉積的方法沉積在復(fù)合體中第二層、第三層和第四層的表面而形成的。本發(fā)明所制備的開關(guān)觸點(diǎn)，制造較方便，具有良好的金屬色澤，較低的接觸電阻，較高的耐開關(guān)電弧燒蝕性能和較長的使用壽命。
【專利說明】[0001] 耐電弧燒蝕的開關(guān)觸點(diǎn)及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明具體涉及一種電力或電子產(chǎn)品中的開關(guān)或電路中兩個(gè)導(dǎo)體之間可通過相 互接觸從而可供電流通過的零部件(也就是電觸頭或觸點(diǎn)）及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0003] 電觸頭或觸點(diǎn)是開關(guān)或電路中兩個(gè)導(dǎo)體之間通過相互接觸從而可供電流通過的 重要零部件，承擔(dān)接通、承載和分?jǐn)嗾ｋ娏骱凸收想娏鞯墓δ?，其質(zhì)量和使用壽命直接決 定著整個(gè)開關(guān)或電路的質(zhì)量和使用壽命。電觸頭或觸點(diǎn)主要應(yīng)用于繼電器、接觸器、空氣開 關(guān)、限流開關(guān)、電機(jī)保護(hù)器、微型開關(guān)、儀器儀表、電腦鍵盤、手持機(jī)、家用電器、汽車電器(車 窗開關(guān)、后視鏡開關(guān)、燈開關(guān)、起動(dòng)電機(jī)等負(fù)荷開關(guān))、漏電保護(hù)開關(guān)等。電觸點(diǎn)或觸點(diǎn)的制 備材料很多，主要有銀、銀鎳、銀氧化銅、銀氧化鎘、銀氧化錫、銀氧化錫氧化銦、銀氧化鋅、 紫銅、黃銅、磷銅、青銅、錫銅、鈹銅、銅鎳、鋅白銅、不銹鋼等。
[0004] 在汽車電器、家用電器、電腦鍵盤和手持機(jī)等設(shè)備中，其開關(guān)部件常常是設(shè)有觸點(diǎn) 的印刷電路板（PCB)和設(shè)有觸點(diǎn)的橡膠按鍵的組合。PCB上的圓形觸點(diǎn)，被一條直線或曲線 (如S型曲線)分割成不導(dǎo)通的兩半。按鍵上的觸點(diǎn)是不用分割的圓形。用按鍵上的一個(gè)相 同直徑的圓形觸點(diǎn)，與PCB上的一個(gè)圓形觸點(diǎn)作面對面的接觸，就可以接通PCB上的一個(gè)電 路。按鍵上的觸點(diǎn)材料，是導(dǎo)電橡膠或金屬。導(dǎo)電橡膠觸點(diǎn)與PCB觸點(diǎn)相接觸時(shí)的接觸電 阻較大，導(dǎo)電橡膠觸點(diǎn)不適用于接通電流較大(例如電流大于50毫安)的PCB電路。金屬觸 點(diǎn)與PCB觸點(diǎn)相接觸時(shí)的接觸電阻較小，金屬觸點(diǎn)既可以用于接通電流較小的PCB電路，也 可以用于接通電流較大的PCB電路。但目前金屬觸點(diǎn)存在耐化學(xué)品腐蝕、耐電弧燒蝕性能 不理想、制作成本高從而使其應(yīng)用受到限制等問題。
[0005] 在大氣中，開關(guān)元件在接通電路或分?jǐn)嚯娐窌r(shí)常產(chǎn)生電火花或電弧。開關(guān)電弧現(xiàn) 象的存在，將使觸點(diǎn)受到氧化和燒蝕，并且可能使空氣中的有機(jī)質(zhì)碳化從而產(chǎn)生積碳，使開 關(guān)的接觸電阻逐漸增大甚至斷路。
[0006] 各種純金屬中以鎢的熔點(diǎn)最高。熔點(diǎn)高于1850°C的純金屬分別是：鎢(熔點(diǎn) 3410°C)、錸（熔點(diǎn)3180°C)、鋨（熔點(diǎn)3045°C)、鉭（熔點(diǎn)2996°C)、鑰（熔點(diǎn)2610°C)、鈮（熔點(diǎn) 2468°C)、鉿(熔點(diǎn)2227°C)、釩(熔點(diǎn)1900°C)、鉻(熔點(diǎn)1875°C)和鋯(熔點(diǎn)1852°C)。難熔金 屬有較低的蒸氣壓，在真空高溫下有較低的蒸發(fā)速率。難熔金屬較低的蒸氣壓和蒸發(fā)速率， 是我們選擇它們的合金作為觸點(diǎn)材料的一個(gè)考慮因素。
[0007] 難熔金屬合金的制備方法有粉末冶金法、真空電弧熔煉法和真空電子轟擊熔煉法 等。以粉末冶金法應(yīng)用最廣泛，因?yàn)樵摲üに嚭唵尾⒛塬@得晶粒細(xì)小的合金坯錠而有利于 進(jìn)一步的塑性加工。粉末冶金法主要工藝是：將難熔金屬粉末(例如鎢粉和鑰粉）依比例進(jìn) 行機(jī)械混合；通過機(jī)械壓機(jī)或等靜壓機(jī)壓制成原坯；再在通氫的高溫?zé)Y(jié)爐中燒結(jié)成合金 坯錠。燒結(jié)溫度隨鎢含量的增加而提高，其范圍在2150?2300°C之間。最后將燒結(jié)坯錠經(jīng) 軋制或鍛造成材。用這些方法制備難熔金屬的合金，都需要較為昂貴的設(shè)備，所制得的難熔 金屬合金的形狀也是有形狀的。采用最廣泛使用的粉末冶金法，較難制得厚度較小的難熔 金屬合金的薄片(特別是鎢合金薄片)。如果將較厚的難熔金屬合金的薄片，直接用于生產(chǎn) 金屬觸點(diǎn)，不僅將增大金屬觸點(diǎn)的原材料成本，而且由于難熔金屬合金的硬度大，進(jìn)行分割 或沖切加工困難。
[0008] 申請專利號為201220499100. X的專利文件公開了"一種三層復(fù)合電觸點(diǎn)"，該觸 點(diǎn)是在銅基觸點(diǎn)本體的接觸面上鍍一層銀，使得觸點(diǎn)的導(dǎo)電性能更好，且比完全采用銀制 成要節(jié)省生產(chǎn)成本。雖然銀的導(dǎo)電性和傳熱性在所有的金屬中都是最高的，但銀的耐大氣 腐蝕性能較差、耐鹽霧性能較差。銀易與大氣中的硫化氫（H 2S)反應(yīng)生成黑色的硫化銀。銀 作為點(diǎn)觸點(diǎn)使用，雖然初始表面電阻小，但其在大氣中的使用壽命也受到限制。雖然鍍銀的 成本比較低，但銀也是貴金屬之一。另外，在這樣的電觸點(diǎn)中，沒有橡膠層，因此，這種電觸 點(diǎn)不適于與橡膠進(jìn)行熱硫化粘合和熱硫化成型從而制成含有電觸點(diǎn)的橡膠按鍵。只有含有 橡膠層的觸點(diǎn)，或者全部由導(dǎo)電橡膠構(gòu)成的觸點(diǎn)，才可能順利與其它橡膠進(jìn)行熱硫化粘合 和熱硫化成型從而制成含有觸點(diǎn)的橡膠按鍵，而不會(huì)在熱硫化粘合和熱硫化成型過程中產(chǎn) 生溢膠、粘合不良等質(zhì)量問題。
[0009] 申請專利號為200580045811. 2的專利文件公開了一種"具有鍍金端觸點(diǎn)的扁平 一次電池"，該電池可用于例如數(shù)字照相機(jī)。該電池可具有包含鋰的陽極和低電阻的觸點(diǎn)。 陽極和陰極可呈其間帶有隔板的螺旋形卷曲的薄片形式。外部正負(fù)觸點(diǎn)用金鍍覆以改善接 觸電阻。該發(fā)明電觸點(diǎn)的電阻雖小，但是由于黃金的熔點(diǎn)不及鎢、鑰等難熔金屬，所以其耐 電壓產(chǎn)生的火花性能欠佳。另外，黃金高昂的價(jià)格也限制了該電觸點(diǎn)的應(yīng)用范圍。
[0010] 申請專利號為201020143455. 6的專利文件公開了一種"鍍鎳鎢觸點(diǎn)"，屬于基本 電器元件【技術(shù)領(lǐng)域】，旨在解決現(xiàn)有的鎢觸點(diǎn)易氧化，影響導(dǎo)電性能的問題。在公知技術(shù)中， 現(xiàn)有的鎢觸點(diǎn)主要是鉚釘型座釘和鎢片以純銅為焊料熔焊制作成。本專利中采用在座釘和 鎢片焊連的鎢觸點(diǎn)外表面包罩連接鍍鎳層所組成為鍍鎳的鎢觸點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用，導(dǎo)電 性能穩(wěn)定，經(jīng)久耐用，適用于汽車、摩托車、電喇叭等電器。該專利的觸點(diǎn)采用鎢片外加鍍 鎳層，但鎳的耐電弧燒蝕性能低，不宜用于工作電流或電壓較大的較苛刻的場合。我們的 測試表明，鎳作為開關(guān)觸點(diǎn)與PCB的鍍金觸點(diǎn)接觸和分?jǐn)啵ㄩ_和關(guān))，在室溫下，但工作電流 為300毫安時(shí)，開關(guān)次數(shù)4000次左右之后，開關(guān)的接觸電阻就顯著升高，甚至使電路完全斷 路。
[0011] 美國專利7169215公開了化學(xué)沉積銅鑰合金的材料和方法，所得到的不含堿金屬 離子和堿土金屬離子的銅鑰合金電阻率低于30微歐姆/厘米。該合金沉積于單個(gè)硅晶上、 硅熱氧化層上、硅襯底上的銅和鈷薄膜上。該銅鑰合金可用作金屬層間的阻隔層和芯片上 的互連材料。在這些應(yīng)用中該銅鑰合金雖然可以取代銅，但電阻率比銅高。該發(fā)明中公開 了對基材用鈀溶液活化，然后讓銅鑰在各種基材上進(jìn)行化學(xué)沉積。該發(fā)明中，不涉及選擇性 化學(xué)沉積。該銅鑰合金的耐電弧燒蝕的性能較差，不是理想的耐電弧燒蝕的觸點(diǎn)材料。
[0012] 美國專利4019910公開了制備一種多金屬的鎳合金的化學(xué)鍍液。該鎳合金中除了 含有硼或磷，還含有一種或一種以上的金屬如錫、鎢、鑰或銅。該化學(xué)鍍液中含有無機(jī)酸和 多元酸或多元醇反應(yīng)所得的酯復(fù)合物，如葡庚糖酸的二硼酯、鎢酸酯或鑰酸酯。該鎳合金主 要由鎳組成，鎳含量通常在大約60%至大約95% (重量比）的范圍內(nèi)。該合金有優(yōu)良的機(jī)械 性能和耐腐蝕性能，其中某些合金如含磷的鎳合金，特別是鎳-磷-錫-銅合金，具有非磁 性或非鐵磁性。該發(fā)明所公開的多金屬的鎳合金含有較大含量的硼或磷，如作為觸點(diǎn)材料 使用，較大含量的硼或磷的存在，將影響觸點(diǎn)的初始電阻。我們的測試表明，純鎳、鎳含量大 的鎳合金(如鎳銅合金或蒙乃爾合金、鎳鉻合金等)、含鎳的不銹鋼、或用化學(xué)鍍得到的鎳為 主要組成的鎳合金，如果作為開關(guān)的觸點(diǎn)，都具有較差的耐電弧燒蝕性能和較低的開關(guān)使 用壽命。
[0013] 美國專利申請20090088511公開了在裸露的銅線上選擇性地形成一種鈷基合金 保護(hù)膜的化學(xué)鍍液?；瘜W(xué)鍍液中包含了鈷離子和另一種金屬離子(鎢和/或鑰)、螯合劑、還 原劑、特定的表面活性劑和四烷基氫氧化銨。使用該發(fā)明所公開的鍍液，不需要在化學(xué)鍍之 前使用一種子層(如鈀層)。該保護(hù)膜具有防擴(kuò)散、防電遷移的能力。但這種保護(hù)膜由于鈷 含量高，比較硬而脆，由于在電弧作用下鈷基合金很容易產(chǎn)生氧化鈷而導(dǎo)致表面電阻上升。 這種保護(hù)膜耐電弧燒蝕性能不好，不宜用來制作電觸頭或觸點(diǎn)。
[0014] 美國專利號為6797312的發(fā)明，描述了用不含堿金屬的鍍液形成鈷鎢合金，在鍍 液中可不使用四甲基氫氧化銨，在沉積鈷鎢金屬合金到基材上之前，不用催化劑如鈀催化 劑預(yù)處理基材，使用該鍍液就可得到鈷鎢合金的沉積層。該鈷鎢合金中含有大量的鈷元素， 不耐開關(guān)電弧燒蝕。該合金該發(fā)明也沒有涉及到如何進(jìn)行選擇性的化學(xué)沉積。
[0015] 本專利權(quán)人的申請專利號為201110193369. 5的發(fā)明提供了一種"麻面金屬與橡 膠復(fù)合導(dǎo)電粒"，由金屬面層與橡膠基體粘合而成，或者粘合后分切而成。金屬面層為麻面， 具有凹坑、凸點(diǎn)或者兩者均有；凹坑或凸點(diǎn)在金屬面層的外表面、內(nèi)表面或者兩個(gè)表面均 有。凹坑的深度小于金屬面層厚度，凸點(diǎn)的高度不小于金屬面層厚度的十分之一。金屬面 層的材質(zhì)為金屬或合金，外表面可鍍金、銀、銅或鎳等；橡膠基體為硅橡膠或聚氨酯橡膠等； 金屬面層與橡膠基體之間可有粘接層，粘接層為熱硫化膠粘劑、底涂劑或?yàn)榕c橡膠基體相 同的材質(zhì)。金屬面層內(nèi)表面可涂有偶聯(lián)劑等助劑。本發(fā)明的金屬面層強(qiáng)度高、導(dǎo)電性穩(wěn)定， 粘接層強(qiáng)度高，橡膠基體彈性足。該發(fā)明沒有為解決導(dǎo)電粒的耐電弧燒蝕問題提出解決方 案。該發(fā)明也沒有提出如何在金屬面層的外表面上獲得一層或多層鍍層的具體方法。該發(fā) 明的麻面上鍍金銀等貴金屬，由于表面積大，貴金屬用量多，成本高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 第一發(fā)明目的：克服傳統(tǒng)鍍金、銀基或鍍銀的開關(guān)觸點(diǎn)成本較高、耐電弧性不太高 的缺陷，或者克服銅基、鎳基或不銹鋼觸點(diǎn)雖然成本較低但耐電弧性較差的缺點(diǎn)，提供一種 制造成本低、導(dǎo)通電流大、耐電弧燒蝕的開關(guān)觸點(diǎn)。
[0017] 第一技術(shù)方案：本發(fā)明提供的一種耐電弧燒蝕的開關(guān)觸點(diǎn)，開關(guān)觸點(diǎn)是具有多層 層狀結(jié)構(gòu)的復(fù)合體，第一層為0. l-10mm厚的疏水性橡膠層，第二層為0-1. 0微米厚的粘合 層，這一粘合層是由偶聯(lián)劑或金屬橡膠粘合劑形成的，第三層為0.01-1. 〇mm厚的金屬薄片 層，第四層為單分子層厚的至0.2微米厚的粘合層，這一粘合層是由偶聯(lián)劑或金屬橡膠粘 合劑形成的，偶聯(lián)劑在金屬薄片的表面形成一單分子層，金屬橡膠粘合劑在金屬薄片的表 面形成平均厚度厚至〇. 2微米厚的的粘合層；第五層為2*1(Γ5-0. 02mm厚的難熔金屬合金鍍 層；其中，第五層難烙金屬合金鍍層是第一層、第二層、第三層和第四層的復(fù)合體浸漬在含 有難熔金屬元素的化學(xué)鍍液中，用化學(xué)沉積的方法將難熔金屬合金沉積在第一層、第二層、 第三層和第四層的復(fù)合體中第二層、第三層和第四層的表面而形成的，或者是第一層、第二 層、第三層和第四層的復(fù)合體浸漬在含有難熔金屬元素的化學(xué)鍍液中，用化學(xué)沉積的方法 將難熔金屬合金沉積在第一層、第二層、第三層和第四層的復(fù)合體中第四層的表面而形成 的。
[0018] 第一層、第二層、第三層和第四層是開關(guān)觸點(diǎn)的輔助層。第五層是開關(guān)觸點(diǎn)的工作 層，其作用是使電流接通、承載和分?jǐn)?。第五層可以沉積在第一層、第二層、第三層和第四層 的復(fù)合體中第二層、第三層和第四層的表面，也可以僅僅沉積在復(fù)合體中第四層的表面。
[0019] 顯然，在所制備的具有多層層狀結(jié)構(gòu)的觸點(diǎn)中，如果第五層和第三層是電導(dǎo)通的， 并且第五層和第三層之間的電阻足夠小，例如小于10歐姆，這樣，第三層作為金屬層，就可 能承載部分導(dǎo)電功能，將有利于觸點(diǎn)的導(dǎo)電性能。這兩層之間的電阻值越小越好。因此，第 五層和第三層之間的第四層，應(yīng)足夠薄?？紤]到通常金屬材料表面有一點(diǎn)的粗糙度，第四層 的平均厚度應(yīng)小于〇. 2微米。金屬材料表面的光潔度越高，第四層的平均厚度應(yīng)越小，以保 證第五層和第三層之間的電阻足夠小。如果這一薄層有機(jī)物太厚，將成為絕緣層，將阻斷難 熔金屬合金鍍層與金屬基材之間的電導(dǎo)通。
[0020] 在所述的耐電弧燒蝕的開關(guān)觸點(diǎn)中，難熔金屬合金鍍層為熔點(diǎn)高于1850°C的金屬 的鍍層，鍍層中含有重量比為10-100%的鎢元素、重量比為0-95%的鑰元素、重量比為0-70% 的過渡金屬元素鐵、鎳、鈷、銅、錳或這些元素的任意組合；鍍層中鎢的重量比和鑰的重量比 之和不低于30%。鎢是制備難熔金屬合金鍍層優(yōu)先選用和必須選用的元素，以使鍍層獲得優(yōu) 良的耐電弧燒蝕性能。在除鎢以外的難熔金屬元素中，優(yōu)先選用熔點(diǎn)較高的、化合物毒性較 小、市場供應(yīng)較充足且價(jià)格較低的鑰元素，與鎢形成難熔金屬的合金，也就是鎢鑰合金，或 鑰鎢合金。鎢鑰合金可在一定程度上，將鎢的優(yōu)良的耐電弧燒蝕性能和鑰的易加工性能，綜 合在一起。此外，可以使鍍層中可含有錸、鋨、鉭、鑰、鈮、鉿、釩、鉻或鋯等難熔金屬元素。
[0021] 在難熔金屬合金的鍍液中加入鐵、鎳、鈷、銅、錳等過渡金屬元素的離子，是為了使 鍍層與基材粘合牢固，并且是為了加快化學(xué)沉積的速度。鍍液中還可以加入錫、銻、鉛或鉍 等元素的離子，以使鍍層獲得特定的性能。比如，在鍍液中加入少量的亞錫離子，或者同時(shí) 加入亞錫離子、銻離子和鉛離子，可使鍍層的硬度下降。由于使用了含磷或含硼的還原劑， 少量的磷也可能沉積在鍍層中。但由于鍍層中磷和硼的含量高，將使鍍層的初始表面電阻 增大，因此，應(yīng)采取控制鍍液中還原劑的濃度和鍍液溫度等措施，來控制鍍層中磷和硼的含 量。
[0022] 親水性橡膠、含有表面活性劑或抗靜電劑的橡膠材料、含有大量親水性或吸水性 填料的橡膠材料，不宜在本發(fā)明中使用。如果使用這些橡膠材料，在進(jìn)行化學(xué)鍍時(shí)，將使難 熔金屬的合金也沉積在這些橡膠材料上。一般來說，所用橡膠材料的疏水性越強(qiáng)，越有利于 難熔金屬合金在本發(fā)明中所使用橡膠金屬層狀復(fù)合物中的金屬面上沉積，而不在橡膠材料 的表面上沉積。高腈基含量的丁腈橡膠和氫化丁腈橡膠、端羧基液體丁腈橡膠、氯磺化聚乙 烯橡膠、氯醚橡膠、丙烯酸酯橡膠、聚氨酯橡膠等極性橡膠，以及親水化的橡膠(如親水性硅 橡膠)和水膨脹橡膠等材料的極性大或含有大量親水性物質(zhì)，表面疏水性不強(qiáng)。這些材料在 含可溶性難熔金屬的化合物的化學(xué)鍍液中，難熔金屬的鍍層就會(huì)沉積在這些材料的表面。 作為優(yōu)化：所述的疏水性橡膠層是由于橡膠分子鏈上羧基、羥基、羰基、氨基、酰胺基、 腈基、硝基、鹵基、巰基、磺酸根和苯磺酸根含量低，從而使橡膠表面的水接觸角大于65°的 橡膠材料構(gòu)成；或者，所述的疏水性橡膠層是由于橡膠中不含或含有少量的親水性的填料 或添加劑，從而使橡膠表面的水接觸角大于65°的橡膠材料構(gòu)成。橡膠材料是熱固性或熱 塑性。
[0023] 作為進(jìn)一步的優(yōu)化：所述的疏水性橡膠層由三元乙丙橡膠、甲基乙烯基硅橡膠或 甲基乙稀基苯基娃橡I父制備而成。二兀乙丙橡I父、甲基乙稀基娃橡I父和甲基乙稀基苯基娃 橡膠是非極性橡膠，疏水性強(qiáng)，同時(shí)它們的耐候性好，在大氣中能長期保持良好的彈性，因 此，它們是所述的疏水性橡膠層的優(yōu)先使用的材料。
[0024] 疏水性橡膠層由疏水性橡膠制成的。疏水性橡膠對水具有排斥能力，水不能在疏 水性橡膠表面鋪展開來。為了獲得難熔金屬合金在金屬材質(zhì)上的選擇性化學(xué)沉積，在由疏 水性橡膠層和金屬薄片的復(fù)合體中的橡膠材質(zhì)的疏水性越高越好。在用前述鍍液進(jìn)行化學(xué) 沉積時(shí)，為了使沉積在疏水性橡膠層上的合金少得可以忽略不計(jì)，橡膠基材的水接觸角需 大于65°。這里所謂的選擇性化學(xué)沉積，指的是難熔金屬合金鍍層，選擇性地沉積在金屬材 質(zhì)上，而不沉積在橡膠材質(zhì)上。橡膠分子鏈上羧基、羥基、羰基、氨基、酰胺基、腈基、硝基、鹵 基、巰基、磺酸根和苯磺酸根，將增大橡膠的極性和親水性。特別是羧基、羥基、磺酸根和苯 磺酸根，將極大的增大橡膠的極性和親水性。如果在橡膠和金屬的復(fù)合體中使用的是親水 性的羧基橡膠，化學(xué)沉積將既可以發(fā)生在金屬材質(zhì)表面，也同時(shí)發(fā)生在橡膠材質(zhì)表面。如果 橡膠材質(zhì)上有難熔金屬合金的沉積層，將不僅浪費(fèi)化學(xué)鍍的鍍液，而且不利于橡膠材質(zhì)與 其它橡膠材質(zhì)的熱硫化粘合或熱塑性粘合，而這種熱硫化粘合或熱塑性粘合是后續(xù)加工中 所必需的。第一層疏水性橡膠層的存在，是為了第一層疏水性橡膠層和其它橡膠進(jìn)行熱硫 化粘合或熱塑性粘合，從而可制備包含觸點(diǎn)的橡膠按鍵。
[0025] 因此，必需限制上述的這些極性基團(tuán)在橡膠基材中的含量，以獲得選擇性的化學(xué) 沉積。為了獲得選擇性最佳的化學(xué)沉積，橡膠基材中不能含有這些基團(tuán)。同樣的道理，橡膠 材質(zhì)本體或表面不含或少量含有親水性強(qiáng)的填料、添加劑、抗靜電劑或表面活性劑，也有利 于獲得選擇性的化學(xué)沉積。
[0026] 三元乙丙橡膠、甲基乙烯基硅橡膠、甲基乙烯基硅苯基橡膠是極性比較弱的、疏水 性比較強(qiáng)的橡膠材料，適宜于和金屬薄片進(jìn)行復(fù)合制備層狀復(fù)合體。在使用前述的化學(xué)鍍 液進(jìn)行化學(xué)鍍時(shí)，化學(xué)沉積不發(fā)生在橡膠層上。
[0027] 作為優(yōu)化：所述的金屬薄片層為具有凸點(diǎn)或凹點(diǎn)的金屬片材，具有凸線條或凹線 條的金屬片材、具有凸面或凹面的金屬片材、具有面積小于1mm 2的小孔的金屬片材、金屬 網(wǎng)、金屬泡沫或者金屬纖維燒結(jié)氈，以便與PCB上的觸點(diǎn)接觸壓強(qiáng)更大，導(dǎo)通性更好；金屬 材質(zhì)為鐵、銅、鋁、鎳、鈷、鋅、鈦、錫、銀、鑰或含有這些元素的合金；所述的金屬薄片是單一 金屬材質(zhì)的或不同金屬材質(zhì)層狀復(fù)合的；優(yōu)選電導(dǎo)率較高且價(jià)格比較低的金屬或合金。
[0028] 作為優(yōu)化：所述的金屬薄片由0. 01-1. 0mm厚的不銹鋼、銅或銅合金、鎳或鎳合金 薄片構(gòu)成，在不銹鋼、銅或銅合金、鎳或鎳合金薄片的一面或兩面，鍍有〇. 1-10微米的純鎳 層或鎳合金層；不銹鋼、銅或銅合金、鎳或鎳合金薄片上的鎳合金層是由真空鍍膜、電鍍或 化學(xué)鍍的方法制備的。在不銹鋼、銅或銅合金、鎳或鎳合金薄片上鍍一純鎳層或鎳合金層， 可以提高金屬薄片與難熔金屬合金鍍層的粘合強(qiáng)度，避免難熔金屬合金鍍層在觸點(diǎn)使用過 程中脫落。特別是銅和銅合金薄片，宜在化學(xué)沉積難熔金屬合金鍍層之前，在銅和銅合金薄 片的兩面鍍上一薄層純鎳層或鎳合金，以提高銅和銅合金的耐氧化、耐化學(xué)腐蝕的性能。
[0029] 上述的不銹鋼是普通不銹鋼、耐酸鋼、或者添加了鎢鑰元素的從而改善耐大氣腐 蝕性的，特別是耐含氯化物大氣的腐蝕的特種不銹鋼。
[0030] 金屬薄片的厚度不宜過薄。如果金屬薄片厚度低于0. 〇1_，就不能很好地支撐難 熔金屬合金鍍層，金屬薄片在與橡膠復(fù)合之前、之中或之后的加工中容易破裂。如果金屬薄 片太厚，就會(huì)增加觸點(diǎn)的整體硬度，分割或沖切加工變得困難，同時(shí)浪費(fèi)金屬材料。所以，金 屬薄片的厚度，不宜大于1. 〇mm。
[0031] 預(yù)先將疏水性橡膠層和金屬薄片制成層狀復(fù)合體，是為了方便將層狀復(fù)合體作為 觸點(diǎn)應(yīng)用于制備橡膠按鍵。層狀復(fù)合體上的疏水性橡膠，可直接與其它橡膠進(jìn)行熱硫化粘 合或熱塑性粘合而形成橡膠按鍵。如果將沒有橡膠層的金屬薄片和其它橡膠進(jìn)行熱硫化粘 合或熱塑性粘合而形成橡膠按鍵，就會(huì)在模塑過程中發(fā)生溢膠現(xiàn)象。所謂溢膠現(xiàn)象，是指在 模塑過程中，橡膠溢到觸點(diǎn)的正面，從而影響觸點(diǎn)的導(dǎo)電性能。觸點(diǎn)上有溢膠現(xiàn)象，對觸點(diǎn) 的質(zhì)量來說是不可接受的。
[0032] 所述的耐電弧燒蝕的開關(guān)觸點(diǎn)中的第二層和第四層是由具有促進(jìn)橡膠和金屬粘 合的偶聯(lián)劑或金屬橡膠粘合劑形成的；第二層和第四層的化學(xué)組成，可以是相同的，也可以 是不相同的；比如，第二層由橡膠金屬粘合劑制備，而第四層由偶聯(lián)劑制備，偶聯(lián)劑可選用 末端帶有氨基、環(huán)氧基、羥基、巰基、異氰酸酯基和和過氧基的硅烷偶聯(lián)劑，以使得用偶聯(lián)劑 對金屬薄片處理后，在金屬基材上的偶聯(lián)劑層對沉積的難熔金屬合金有良好的粘合力。使 用與金屬薄片有自粘合作用的疏水性橡膠時(shí)，橡膠本身對金屬薄片有良好的粘合，可以不 施加第二層。
[0033] 在所制備的具有多層層狀結(jié)構(gòu)的觸點(diǎn)中，構(gòu)成粘合層(觸點(diǎn)中第二層和第四層）的 材料的極性需比所用的疏水性橡膠大，其表面的水接觸角需小于所述的疏水性橡膠表面的 水接觸角10°以上，以確保難熔金屬合金的鍍層優(yōu)先于沉積在粘合層的表面，而不沉積在 疏水性橡膠的表面。
[0034] 所述的偶聯(lián)劑是硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋯類偶聯(lián)劑或鉻絡(luò)合物偶聯(lián)劑。優(yōu)選 氣基娃燒偶聯(lián)劑、環(huán)氧基娃燒偶聯(lián)劑、疏基娃燒偶聯(lián)劑和過氧基娃燒偶聯(lián)劑。所述的偶聯(lián) 劑在所述的金屬薄片上成膜以后的表面水接觸角小于所述的疏水性橡膠表面的水接觸角 10°以上；優(yōu)選氣基娃燒偶聯(lián)劑、環(huán)氧基娃燒偶聯(lián)劑、疏基娃燒偶聯(lián)劑和過氧基娃燒偶聯(lián) 齊IJ，對于這些偶聯(lián)劑處理的金屬基材進(jìn)行化學(xué)鍍時(shí)，難熔金屬合金的鍍層易于沉積上去，并 且附著力良好。
[0035] 所述的橡膠金屬粘合劑是熱固化的或光固化的；熱固化的橡膠金屬粘合劑，優(yōu)選 為羧基橡膠型、自粘性硅橡膠型或硅氧烷聚合物型的。光固化的橡膠金屬粘合劑為聚氨酯 丙烯酸酯型的；所述的橡膠金屬粘合劑固化后的表面水接觸角小于所述的疏水性橡膠表面 的水接觸角10°以上。
[0036] 第二發(fā)明目的：提供上述耐開關(guān)電弧燒蝕的觸點(diǎn)的一種制備方法。
[0037] 第二技術(shù)方案：一種耐電弧燒蝕的開關(guān)觸點(diǎn)的制備方法，包括如下步驟： (1)金屬薄片層的處理：金屬薄片為〇. 01-1. 〇mm厚的不銹鋼、銅或銅、鎳或鎳合金薄 片；或?qū)⒔饘俦∑瑢⑿捅砻鏅C(jī)械粗化處理(如噴砂、打磨)、化學(xué)蝕刻處理(處理出直徑小于 1mm的小坑或凸點(diǎn)）;在薄片的一面或兩面，看用電鍍或化學(xué)鍍的方法鍍有0. 1-10微米的純 鎳層或鎳合金層；對所得到的金屬薄片進(jìn)行除油、清洗?？捎脡A性清洗液、有機(jī)溶劑進(jìn)行除 油或進(jìn)行電化學(xué)除油。
[0038] 以絲網(wǎng)印刷、浸涂、淋涂、刮涂、抽涂、輥涂、輥刷涂或噴涂的方法，在金屬薄片的一 面涂覆上或兩面各涂覆上一偶聯(lián)劑層或一橡膠金屬粘合劑層；金屬薄片兩面的粘合層或是 具有相同化學(xué)組成的，或是具有相同厚度的。
[0039] (2)疏水性橡膠層與金屬薄片層的粘合處理：疏水性橡膠層通過熱硫化粘合和熱 硫化成型，粘合在涂覆有偶聯(lián)劑或橡膠金屬粘合劑的金屬薄片層上，形成復(fù)合片材；或者將 具有自粘性的疏水性橡膠，通過熱硫化成型，粘合在一面沒有涂橡偶聯(lián)劑或橡膠金屬粘合 劑的的金屬薄片層上，形成復(fù)合片材； (3) 切割處理：將上述步驟中的復(fù)合片材沖切成直徑為2-10mm的圓柱體，或者將上述 步驟中的復(fù)合片材沖切成橫截面為橢圓形、多邊形、十字形、星形或者新月形或它們的任意 組合的物體；用堿性清洗液清洗約5分鐘，水洗，然后用5%的鹽酸清洗3分鐘，然后用去離 子水清洗干凈，浙干； (4) 難熔金屬合金鍍層的制備：將上述圓柱體或物體，浸漬在含有可溶性鎢化合物和可 溶性的其它難熔金屬化合物的化學(xué)鍍液，攪拌，用化學(xué)鍍的方法在圓柱體或物體的金屬表 面形成難熔金屬合金鍍層；或者，將上述圓柱體放入含有可溶性鎢化合物和可溶性的其它 難熔金屬化合物的化學(xué)鍍液的滾筒中，讓滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，用化學(xué)鍍的方法在圓柱體或物體的金 屬表面，形成難烙金屬合金鍍層； 鍍液中含有10_120g/L的可溶性鎢化合物、0-60g/L的可溶性的錸、鋨、鉭、鑰、鈮、鉿、 釩、鉻或鋯的化合物或這些化合物的任意組合、0-60g/L的可溶性的過渡金屬鐵、鎳、鈷、銅 或錳的化合物或這些化合物的任意組合、0_30g/L的可溶性的錫、銻、鉛或鉍化合物或這些 化合物的任意組合、20_140g/L的還原劑、30-150g/L的絡(luò)合劑、20-100g/L的pH值調(diào)節(jié)劑、 0. Ι-lg/L的穩(wěn)定劑、0. Ι-lg/L的表面活性劑、0-50 g/L的光亮劑或粗糙度調(diào)節(jié)劑； 所述的可溶性鎢化合物優(yōu)選鎢酸鈉。
[0040] 優(yōu)選次亞磷酸鈉為鍍液中的還原劑。采用次亞磷酸鈉為還原劑時(shí)，難熔金屬合金 鍍層所采用化學(xué)鍍的溫度為60-90°C，時(shí)間為30-300分鐘，鍍液的pH值為8. 0-10. 0。
[0041] (5)清洗、干燥：取出上述被鍍物，用蒸餾水或去離子水漂洗、浙干、冷風(fēng)吹干或放 在70°C的恒溫烘箱中烘干，即得到鍍有難熔金屬合金的開關(guān)觸點(diǎn)。
[0042] 本發(fā)明中，所述的可溶性鎢化合物是鎢酸鈉、鎢酸鉀、鎢酸銨、偏鎢酸銨、磷鎢酸 鈉、鎢酸、三氧化鎢中的一種或多種。選用不溶于純水的鎢酸或三氧化鎢作為鎢源時(shí)，先用 氫氧化鈉堿溶液使鎢酸或三氧化鎢溶解，然后用溶解了的鎢酸或三氧化鎢配置化學(xué)鍍液。 優(yōu)先選用易于溶解且價(jià)格價(jià)低的鎢酸鈉配制化學(xué)鍍液。所述的可溶性鑰化合物是鑰酸鈉、 鑰酸鉀、鑰酸銨、磷鑰酸、磷鑰酸銨、鑰酸、三氧化鑰。使用微溶于水的鑰酸或不溶于水的三 氧化鑰作為鑰源時(shí)，可先用氫氧化鈉溶液使其溶解，然后用其配制化學(xué)鍍液。所述的其它難 熔金屬的可溶性化合物包括高錸酸鈉、高錸酸鉀、高錸酸銨、鋨酸鉀、氫氧化鉭或水合五氧 化二鉭、氟鉭酸鉀、鈮酸鉀、水合氧化鈮、二氯氧化鉿八水合物、六氟鉿酸鉀、釩酸鈉、偏釩酸 鈉、原釩酸鈉、偏釩酸銨、礬酸酐、重鉻酸鉀、三氧化二鉻(使用之前用堿液溶解)、六氟鋯酸 鉀、硝酸氧鋯等。
[0043] 所述的可溶性鎳化合物是硫酸鎳、氯化鎳、硝酸鎳、硫酸鎳銨、堿式碳酸鎳、氨基磺 酸鎳、乙酸鎳、次磷酸鎳中的一種或多種。使用氫氧化鎳時(shí)，先用氨水使之溶解。我們在鍍 鎢鑰合金時(shí)發(fā)現(xiàn)，但化學(xué)鍍液中鎳的前體使用硫酸鎳和堿式碳酸鎳復(fù)配，可使鍍得的鎢鑰 合金層具有較明亮的銀白色，所得鎢鑰合金鍍層的表面電阻較低。所述的可溶性鈷化合物 是硫酸鈷、氯化鈷、硝酸鈷、硫酸鈷銨、堿式碳酸鈷、氨基磺酸鈷、乙酸鈷、草酸鈷中的一種或 多種。所述的可溶性銅化合物硫酸銅、氯化銅、硝酸銅、水合堿式碳酸銅、乙酸銅中的一種或 多種。
[0044] 鍍液中可加入鎳、鈷、銅以外的其它可溶性過渡金屬元素的化合物，以及可溶性的 錫化合物、銻化合物、鉍化合物和鉛化合物，但應(yīng)注意這些化合物對化學(xué)鍍對所沉積的基材 的選擇性的影響。此外，也要注意這些化合物的生理毒性、環(huán)境毒性和危險(xiǎn)特性。比如，應(yīng) 盡量少用或不用對人體和環(huán)境有害的可溶性鉛化合物。雖然銀是電觸頭或觸點(diǎn)中常用的元 素，但不建議在鎢鑰合金鍍液中加入硝酸銀等可溶性銀化合物。因?yàn)槲覀冊趯?shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在 鎢鑰合金鍍液中加入一定量的硝酸銀(如5g/L)后，對第一層的疏水性橡膠層和第二層的金 屬薄片層的層狀復(fù)合體進(jìn)行化學(xué)鍍時(shí)，所發(fā)生的化學(xué)沉積，將不僅發(fā)生在第二層為的金屬 薄片層上，也發(fā)生在第一層的疏水性橡膠層上，這樣化學(xué)沉積對基材就沒有選擇性了。當(dāng)沉 積時(shí)間足夠長時(shí)，用肉眼就可清楚地看到疏水性橡膠層上和金屬薄片層上都有灰黑色或銀 白色的沉積層。用X射線熒光光譜分析，發(fā)現(xiàn)金屬薄片層的表面和疏水性橡膠層的表面都 含有大量的銀。使用同樣的配方取消硝酸銀的加入后，則在化學(xué)鍍的過程中，化學(xué)沉積層只 生成在金屬薄片層的金屬面上。
[0045] 所述的還原劑為次亞磷酸鈉、硼氫化鈉、烷基胺硼烷、肼、三氯化鈦中的一種或多 種。如果以硼氫化物或氨基硼烷為還原劑時(shí)，鎢鑰合金鍍層中將含有少量的硼(質(zhì)量分?jǐn)?shù)可 達(dá)7%)。以肼作還原劑，所得到的鍍層中非金屬(磷或硼）的含量幾乎為零，金屬含量可達(dá)到 99%以上。選用次亞磷酸鈉為還原劑時(shí)，由于有磷析出，發(fā)生磷與金屬的共沉積，鍍層中除有 金屬元素外還含有少量的磷。磷對觸點(diǎn)的導(dǎo)電性是有害的，并且可能傷害難熔金屬合金的 耐腐蝕性能，因此，必需控制鎢鑰合金中的磷含量。通過控制次亞磷酸鈉的濃度、絡(luò)合劑的 濃度、pH值等措施，可以控制鍍層中的磷含量。控制控制磷含量可得到致密、無孔的鎢鑰合 金等難熔金屬合金的鍍層。本發(fā)明中優(yōu)先價(jià)格較低且毒性較低的次亞磷酸鈉。選用次亞磷 酸鈉作為還原劑，我們所得到的鎢鑰合金鍍層之間的接觸電阻，比鎳含量為99. 5%以上的 純鎳和鎳含量為99. 5%以上純鎳之間的接觸電阻小，所得到的鍍層能顯著提高金屬基材的 耐開關(guān)電弧燒蝕性能。選用次亞磷酸鈉作為還原劑有很好的性價(jià)比。為了使鍍液中的錫離 子或亞錫離子沉積到鍍層中，需使用還原性較強(qiáng)的三氯化鈦（TiC13)作還原劑，同時(shí)添加某 些合適的絡(luò)合劑如檸檬酸鹽或EDTA。
[0046] 所述的絡(luò)合劑為檸檬酸鈉、檸檬酸銨、酒石酸鈉、酒石酸鉀鈉、乙二胺四乙酸二鈉 鹽、乙二胺四乙酸四鈉鹽中的一種或多種。絡(luò)合劑的作用是控制可供反應(yīng)的游離金屬離子 的濃度，提高鍍液穩(wěn)定性，延長鍍液壽命，提高鍍層質(zhì)量。絡(luò)合劑對沉積速率、磷含量和耐腐 蝕性等均有影響。
[0047] 當(dāng)采用次亞磷酸鈉作為還原劑時(shí)，鍍液的pH值優(yōu)選為8. 5-9. 5。由于在化學(xué)鍍反 應(yīng)過程中，副產(chǎn)物氫離子的產(chǎn)生，導(dǎo)致鍍液pH值會(huì)下降。使用，在化學(xué)鍍的過程中，需補(bǔ)充 pH調(diào)節(jié)劑。所述的pH調(diào)節(jié)劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、氨水、焦磷酸鈉、醋酸鈉、焦磷 酸鉀中的一種或多種。優(yōu)先使用氨水或氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)鍍液的pH值。這樣能夠獲得結(jié) 合力更強(qiáng)、更穩(wěn)定，鍍層質(zhì)量更好的鎢鑰合金鍍層。氨水或氫氧化鈉溶液的價(jià)格也比較便 宜。當(dāng)采用次亞磷酸鈉作為還原劑時(shí)，pH值不可大于12,因?yàn)檫^高的pH雖然使沉積速度加 快，但使得鍍層或沉積層和金屬基材之間的附著力變差，使鍍層或沉積層的顏色變深，甚至 變成黑色。為了穩(wěn)定鍍速和保證鍍層質(zhì)量，鍍液必須具備緩沖能力，使鍍液的pH值維持在 合適的范圍內(nèi)。因此，鍍液中可加入強(qiáng)堿弱酸鹽或強(qiáng)酸弱堿鹽作為pH值緩沖劑。
[0048] 化學(xué)鍍的時(shí)間的選定，與開關(guān)產(chǎn)品的耐電弧燒蝕的性能要求或使用壽命要求有 關(guān)?；瘜W(xué)鍍的時(shí)間越長，沉積在金屬基材上的難熔金屬合金鍍層就會(huì)越厚。較厚的難熔金屬 合金鍍層有利于觸點(diǎn)的耐開關(guān)電弧燒蝕性能。但化學(xué)鍍的時(shí)間并不是越長越好。化學(xué)鍍的 時(shí)間過長，不僅生產(chǎn)效率低，而且?guī)A性的化學(xué)鍍液，可能會(huì)傷害第一層的疏水性橡膠層和 第二層的金屬薄片層之間的粘合強(qiáng)度，甚至造成脫層現(xiàn)象。作為優(yōu)選，如果要求在500mA的 導(dǎo)通電流下開關(guān)次數(shù)可在1萬次以上，所述難熔金屬合金鍍層所采用化學(xué)鍍的時(shí)間為200 分鐘。
[0049] 在不考慮顏色、光澤時(shí)，所述的穩(wěn)定劑為碘化鉀、碘酸鉀、苯駢三氮唑、4, 5-二硫代 辛烷-1，8-二磺酸鹽、3-巰基-1-丙磺酸鹽、硫代硫酸鈉、硫脲中的一種或多種的混合物。 所述的光亮劑(或表面粗糙度調(diào)節(jié)劑)可為市售的其它化學(xué)鍍光亮劑中的一種或多種。在考 慮顏色、光澤時(shí)，所述的穩(wěn)定劑優(yōu)選為硫代硫酸鈉、硫脲或者兩者的混合物，使得難熔金屬 合金鍍層同時(shí)具有良好的金屬光澤。穩(wěn)定劑的作用是抑制化學(xué)鍍過程中所發(fā)生的自催化反 應(yīng)從而穩(wěn)定鍍液，防止激烈的自催化反應(yīng)、防止生成大量含磷的黑色金屬粉末。但穩(wěn)定劑是 化學(xué)鍍的毒化劑，即反催化反應(yīng)，所以不能過度使用，需控制其在鍍液中的用量，以免影響 化學(xué)鍍效率。
[0050] 所述的化學(xué)鍍采用的鍍液中，還含有0. Ι-lg/L的表面活性劑；所述的表面活性劑 為：十二烷基苯磺酸鹽、十二烷基硫酸鹽、正辛基硫酸鈉中的一種或多種的表面活性劑；作 優(yōu)先為：十二烷基硫酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉。加入些表面活性劑有助于鍍件表面氣體的 溢出，降低鍍層的孔隙率，使鍍層致密，從而增加鍍層的耐電弧燒蝕性能。
[0051] 鍍液中還可含有最多至50g/L的光亮劑或粗糙度調(diào)節(jié)劑；所述的光亮劑或粗糙度 調(diào)節(jié)劑為甲醛、乙醛、β-萘酚、2-甲基醛縮苯胺、芐叉丙酮、枯茗醛、二苯甲酮、氯苯甲醛、 平平加、西佛堿、丁炔二醇、丙炔醇、1-二乙胺基丙-2-炔、乙氧化丙炔醇、鄰磺酰苯甲酰亞 胺、鄰磺酰苯酰亞胺鈉、乙烯基磺酸鈉、丙炔磺酸鈉、吡啶-2-羥基丙磺酸內(nèi)鹽、烷基酚聚氧 乙烯醚或市售的商品化的電鍍或化學(xué)鍍光亮劑。加入光亮劑，可得到銀白色的光亮的難熔 金屬合金的鍍層。
[0052] 本發(fā)明中，使用含有疏水性橡膠層和金屬薄片層的復(fù)合體，用上述鍍液進(jìn)行化學(xué) 鍍，可使難熔金屬合金鍍層沉積在金屬的表面。我們用X射線熒光光譜儀（XRF)檢測金屬 表面的難烙金屬兀素含量，可以發(fā)現(xiàn)，在同一鍍液中，隨著化學(xué)鍍時(shí)間的延長，在金屬表面 檢測到的難熔金屬元素信號越來越強(qiáng)。難熔金屬元素信號越來越強(qiáng)，意味著難熔金屬合金 鍍層隨著化學(xué)鍍時(shí)間而越來越厚。但即使化學(xué)鍍時(shí)間長達(dá)300分鐘，在疏水性橡膠表面檢 測到的難熔金屬元素信號也幾乎為零。
[0053] 有益效果：本發(fā)明在含有疏水性橡膠層和金屬薄片的層狀復(fù)合體上，以化學(xué)鍍的 方法選擇性地鍍上一層難熔金屬的合金，具有疏水性橡膠與金屬薄片的粘合劑涂覆施工方 法有多種可以選擇(如絲網(wǎng)印刷、輥涂、刮涂、浸涂等)、制造較為方便的優(yōu)點(diǎn)，金屬橡膠粘合 劑就可以使金屬薄片和橡膠之間有良好的附著力，甚至還可以使難熔金屬合金的鍍層和金 屬薄片之間也有良好的附著力。所制得的難熔金屬合金鍍層可有效地提高金屬薄片的導(dǎo) 電性和耐開關(guān)電弧燒蝕性能。由硅橡膠和不銹鋼片SS304制得的鍍有難熔金屬合金層的 觸點(diǎn)，與PCB上的鍍金觸點(diǎn)接觸，觸點(diǎn)間的接觸電阻，比沒有鍍難熔金屬合金的同類觸點(diǎn)與 PCB上的鍍金觸點(diǎn)間的接觸電阻小，具有較好的導(dǎo)通性能。由沒有鍍難熔金屬合金的不銹 鋼片或鎳片制得的觸點(diǎn)與PCB鍍金觸點(diǎn)通過500毫安的直流電，室溫下連續(xù)開關(guān)約2000次 后，由于存在開關(guān)時(shí)的電弧燒蝕，由這些金屬材質(zhì)制備的觸點(diǎn)和PCB鍍金觸點(diǎn)之間的接觸 電阻就明顯升高（由約1歐姆升高至100歐姆以上，甚至不導(dǎo)通）；而在同樣的電路條件下， 按本發(fā)明鍍有鎢鑰合金的同類觸點(diǎn)與PCB觸點(diǎn)通過500毫安的直流電，開關(guān)約20000次后， 觸點(diǎn)和PCB觸點(diǎn)之間的接觸電阻，仍在1歐姆以下。
[0054] 這種鍍難熔金屬合金的觸點(diǎn)，成本較低。與鍍有金或銀的開關(guān)觸點(diǎn)比較，能夠通過 獲承受更大的電流，具有更好的耐電弧燒蝕性能。而且，優(yōu)先選用的鎢、鑰材料的價(jià)格遠(yuǎn)低 于黃金或銀。在這種鍍有難熔金屬合金鍍層的觸點(diǎn)中，由于可用鑰元素代替了部分鎢元素， 制備所用的原材料成本也可以得以降低。
[0055] 調(diào)節(jié)鍍液的配方組成和化學(xué)鍍的時(shí)間和溫度，所得的含有難熔金屬合金鍍層的觸 點(diǎn)可以有類似于黃金、銀、白銀、鋼或某些氮化鈦的顏色、光澤等外觀效果。本發(fā)明的產(chǎn)品適 用于各種對開關(guān)使用壽命有嚴(yán)格要求的低壓電器，尤其適合于制作汽車、電動(dòng)工具、游戲機(jī) 等電器電子設(shè)備中，需要接通、承載和分?jǐn)啻笥?0mA的電流的開關(guān)觸點(diǎn)。
[0056] 本發(fā)明中制備的觸點(diǎn)，含有疏水性的橡膠層。疏水性的橡膠層的表面，沒有沉積難 熔金屬的合金。疏水性橡膠層的存在，便于這種觸點(diǎn)與其它橡膠進(jìn)行熱硫化粘合和熱硫化 成型，從而制成帶有觸點(diǎn)的橡膠按鍵產(chǎn)品。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0057] 圖1是本發(fā)明的一種剖面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明的制備方法中一種工藝流程圖。
[0058] 其中，圖中：1、疏水性橡膠層；2、橡膠和金屬的粘合層；3、金屬薄片層；4、金屬和 鍍層的粘合層、5、難烙金屬合金鍍層。

【具體實(shí)施方式】
[0059] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0060] 實(shí)施例1 : 鍍液組成：鎢酸鈉45g/L、鑰酸鈉20g/L、硫酸鎳18g/L、、次亞磷酸鈉28g/L、乙酸鈉 2〇g/L、檸檬酸鈉40g/L、酒石酸鉀鈉16 g/L，硫代硫酸鈉15g/L，氟化鈉 lg/L、硫酸銨20g/L、 硫脲0. 2g/L、十二烷基硫酸鈉0. 5g/L、碘酸鉀0. lg/L、氨水適量。
[0061] 金屬鍍層所采用化學(xué)鍍的溫度為80°C，時(shí)間為200分鐘，鍍液的pH值為8. 5-9. 5。
[0062] 工藝路線： 如圖1、2所示，該產(chǎn)品有5層結(jié)構(gòu)：疏水性橡膠層1、橡膠和金屬的粘合層2、金屬薄片 層3、金屬和鍍層的粘合層4、難熔金屬合金鍍層5,以0. 1mm厚、HV硬度為120至180、含銅 量約55%的鋅白銅片材為金屬基材。選用鋅白銅的原因是由于鋅白銅具有優(yōu)良的綜合機(jī)械 性能，耐腐蝕性優(yōu)異、冷熱加工成型性好、適用于制造各種彈性元件。將平滑的鋅白銅片材 用機(jī)械法滾壓成有細(xì)波紋狀的片材，波紋峰高為0. 1mm，峰間距為0. 2mm。然后用pH值為9 左右的堿性清洗液進(jìn)行清洗除油，水洗，然后用工業(yè)酒精進(jìn)行清洗除油，然后用12. 5%的硫 酸溶液在50至80°C的溫度下清洗2分鐘，水洗，然后，在鋅白銅細(xì)波紋狀的片材的兩面，以 化學(xué)鍍的方式，用含有硫酸鎳和次亞磷酸鈉的化學(xué)鍍鎳鍍液，鍍上厚度約為2. 5微米的鎳 層。金屬基材上化學(xué)鍍鎳是一種成熟的工藝，不在此詳述。將鍍有鎳層的細(xì)波紋狀的鋅白 銅片材用去離子水清洗干凈，冷風(fēng)吹干。
[0063] 將一種甲基乙烯基硅橡膠（道康寧東麗公司生產(chǎn)的SE 4706U)和過氧化二異丙苯 (DCP)用開煉機(jī)混煉均勻。DCP在混煉膠中的含量是1. 0%。
[0064] 將上述鍍有鎳層的細(xì)波紋狀的鋅白銅片材，在一種含硅聚合物型的橡膠金屬粘合 齊U(羅門哈斯公司生產(chǎn)的Megum 14135)中浸泡1分鐘，取出后離心甩干，使金屬薄片上含有 極薄的粘合劑層。
[0065] 將上述金屬薄片和上述混煉膠在165°C下進(jìn)行熱硫化粘合和熱硫化成型，硫化時(shí) 間為12分鐘。形成1.25_厚的含有鋅白銅和硅橡膠的層狀復(fù)合片材。將此復(fù)合片材沖切 成直徑為5mm的小圓粒。把這種小圓粒用堿性清洗液清洗分鐘，水洗，然后用5%的鹽酸浸 泡3分鐘，最后放在10%的稀硫酸中活化30秒種，然后清洗，浙干。
[0066] 將這樣的500粒小圓片，放入80°C的上述600mL鍍液中，攪拌，200分鐘后取出，用 蒸餾水或去離子水漂洗、浙干、冷風(fēng)吹干或放在70°C的恒溫烘箱中烘干，即得到金屬面層鍍 有鎢鑰合金的小圓粒。在化學(xué)鍍的過程中，應(yīng)時(shí)刻注意溶液的pH值變化情況，及時(shí)用氨水 或氫氧化鈉溶液控制溶液的pH值，使pH值保持在8. 5至9. 5之間。
[0067] 這種含有硅橡膠層的鍍有鎢鑰合金的小圓粒，和硅橡膠進(jìn)行熱硫化粘合和熱硫化 成型。小圓粒中的硅橡膠面和其它硅橡膠熱硫化粘合，鍍有鎢鑰合金層的一面朝外，以便鎢 鑰合金層可以和印刷電路板（PCB)上的觸點(diǎn)接觸。這種小圓粒和硅橡膠熱硫化成型后，可 制成橡膠按鍵。正是這種小圓粒用作了橡膠按鍵中用作電路開關(guān)的觸點(diǎn)。該觸點(diǎn)與PCBS 上的鍍金觸點(diǎn)接觸，具有穩(wěn)定的和較低的接觸電阻，而且這種鍍有鎢鑰合金的小圓粒有更 好的導(dǎo)通穩(wěn)定性：由沒有鎢鑰合金鍍層的鋅白銅或鍍有鎳層的鋅白銅制得的小圓粒與PCB 鍍金觸點(diǎn)通過500毫安的直流電，開關(guān)約3000次后，由于存在開關(guān)時(shí)的電弧燒蝕，小圓粒和 PCB鍍金觸點(diǎn)之間的接觸電阻就明顯升高（由約1歐姆升高至100歐姆以上，多次試驗(yàn)時(shí)甚 至可以出現(xiàn)不導(dǎo)通的情況）；而在同樣的電路條件下，這種鍍有鎢鑰合金的小圓粒與PCB鍍 金觸點(diǎn)通過500毫安的直流電，開關(guān)約10000次后，這種小圓片和PCB金手指之間的接觸電 阻，仍在1歐姆以下。
[0068] 實(shí)施例2 : 以0. 05_厚的型號為SS304的不銹鋼片材代替實(shí)施例1中鍍有鎳層的細(xì)波紋狀的鋅 白銅片材。以噴涂的方法，在不銹鋼片材的兩面噴涂含2%乙烯基三特丁基過氧硅烷（VTPS) 的乙醇溶液，吹干備用。將上述不銹鋼片材和實(shí)施例1中的硅橡膠混煉膠在模腔涂有特氟 龍的模具中熱壓成型，制成1. 〇mm厚的含有不銹鋼和硅橡膠的復(fù)合片材。將此復(fù)合片材沖 切成直徑為5mm的圓柱體，并采用實(shí)施例1中的化學(xué)鍍方法，制得含有難熔金屬鍍層的觸 點(diǎn)。在所制得的鍍有難熔金屬合金層的觸點(diǎn)中，不銹鋼和硅橡膠之間、鍍層和不銹鋼之間， 都有良好的粘合強(qiáng)度。比沒有鍍層的同類觸點(diǎn)，耐電弧燒蝕性能或使用壽命提高一倍以上。 實(shí)施例3 : 將實(shí)施例2中的不銹鋼片材與含有1%VTPS的硅橡膠進(jìn)行復(fù)合，制成1. Omm厚的含有不 銹鋼和硅橡膠的復(fù)合片材。在此復(fù)合片材中不銹鋼的表面，噴涂含2%N- (2-氨乙基）-3-氨 丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液，然后將此復(fù)合片材在70°C下烘烤30分鐘。將此復(fù)合片材 沖切成直徑為5mm的圓柱體，并采用實(shí)施例1中的化學(xué)鍍方法，制得含有難熔金屬鍍層的觸 點(diǎn)。所制得的鍍有難熔金屬合金層的觸點(diǎn)，鍍層和不銹鋼之間的的粘合牢固，該觸點(diǎn)比沒 有鍍層的同類觸點(diǎn)，耐電弧燒蝕性能或使用壽命提高一倍以上。
[〇〇69] 對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做 出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種耐電弧燒蝕的開關(guān)觸點(diǎn)，其特征在于：開關(guān)觸點(diǎn)是具有多層層狀結(jié)構(gòu)的復(fù)合 體，第一層為0. l-l〇mm厚的疏水性橡膠層，第二層為0-1. 0微米厚的粘合層，這一粘合層 是由偶聯(lián)劑或金屬橡膠粘合劑形成的，第三層為0.01-1. 〇mm厚的金屬薄片層，第四層為單 分子層厚的至平均厚度0. 2微米厚的粘合層，這一粘合層是由偶聯(lián)劑或金屬橡膠粘合劑形 成的，第五層為2*l(T5-0. 02mm厚的難烙金屬鶴、錸、鋨、鉭、鑰、銀、銥、鉿、f凡、鉻或锫合金鍍 層；其中，第五層難烙金屬合金鍍層是第一層、第二層、第三層和第四層的復(fù)合體浸漬在含 有難熔金屬元素的化學(xué)鍍液中，用化學(xué)沉積的方法將難熔金屬合金沉積在第一層、第二層、 第三層和第四層的復(fù)合體中第二層、第三層和第四層的表面而形成的，或者是第一層、第二 層、第三層和第四層的復(fù)合體浸漬在含有難熔金屬元素的化學(xué)鍍液中，用化學(xué)沉積的方法 將難熔金屬合金沉積在第一層、第二層、第三層和第四層的復(fù)合體中第四層的表面而形成 的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐電弧燒蝕的開關(guān)觸點(diǎn)，其特征在于：觸點(diǎn)層狀結(jié)構(gòu)中的第 五層和第三層是電導(dǎo)通的，兩層之間的電阻小于10歐姆。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐電弧燒蝕的開關(guān)觸點(diǎn)，其特征在于：所述的疏水性橡膠層 是由于橡膠分子鏈上羧基、羥基、羰基、氨基、酰胺基、腈基、硝基、齒基、巰基、磺酸根和苯磺 酸根含量低，從而使橡膠表面的水接觸角大于65°的橡膠材料構(gòu)成；或者，所述的疏水性橡 膠層是由于橡膠中不含或含有少量的親水性的填料或添加劑，從而使橡膠表面的水接觸角 大于65°的橡膠材料構(gòu)成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的耐電弧燒蝕的開關(guān)觸點(diǎn)，其特征在于：所述的疏水性橡 膠層由非極性或極性弱的橡膠制備而成，優(yōu)先選用三元乙丙橡膠、甲基乙烯基硅橡膠或甲 基乙稀基苯基娃橡月父。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐電弧燒蝕的開關(guān)觸點(diǎn)，其特征在于：所述的金屬薄片層為 具有凸點(diǎn)或凹點(diǎn)的金屬片材、具有凸線條或凹線條的金屬片材、具有凸面或凹面的金屬片 材、具有面積小于1mm 2的小孔的金屬片材、金屬網(wǎng)、金屬泡沫或者金屬纖維燒結(jié)氈；金屬材 質(zhì)為鎂、鋁、鈦、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鈮、鑰、銀、錫、金或含有這些元素的合金；所述的金 屬薄片是單一金屬材質(zhì)的或不同金屬材質(zhì)層狀復(fù)合的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐電弧燒蝕的開關(guān)觸點(diǎn)，其特征在于：所述的第二層和第四 層是由具有促進(jìn)橡膠和金屬粘合的偶聯(lián)劑或金屬橡膠粘合劑形成的；第二層和第四層的化 學(xué)組成，是相同的或不相同的；使用與金屬薄片有自粘合作用的疏水性橡膠時(shí)，第二層或是 不存在的。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的耐電弧燒蝕的開關(guān)觸點(diǎn)，其特征在于：所述的偶聯(lián)劑是 硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋯類偶聯(lián)劑或鉻絡(luò)合物偶聯(lián)劑；所述的偶聯(lián)劑在所述的金屬薄 片上成膜以后的表面水接觸角小于所述的疏水性橡膠表面的水接觸角10°以上；優(yōu)選氨 基娃燒偶聯(lián)劑、環(huán)氧基娃燒偶聯(lián)劑、疏基娃燒偶聯(lián)劑和過氧基娃燒偶聯(lián)劑。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的耐電弧燒蝕的開關(guān)觸點(diǎn)，其特征在于：所述的橡膠金屬 粘合劑是熱固化的或光固化的；熱固化的橡膠金屬粘合劑，優(yōu)選為羧基橡膠型、自粘性硅橡 膠型或硅氧烷聚合物型的；光固化的橡膠金屬粘合劑為聚氨酯丙烯酸酯型的；所述的橡膠 金屬粘合劑固化后的表面水接觸角小于所述的疏水性橡膠表面的水接觸角10°以上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐電弧燒蝕的開關(guān)觸點(diǎn)，其特征在于：所述難熔金屬合金 鍍層為熔點(diǎn)高于1850°C的金屬的鍍層，鍍層中含有重量比為10-100%的鎢元素、重量比為 0-95%的鑰元素、重量比為0-70%的過渡金屬元素鐵、鎳、鈷、銅、猛或這些元素的任意組合； 鍍層中鎢的重量比和鑰的重量比之和不低于30%。
10. -種耐電弧燒蝕的開關(guān)觸點(diǎn)的制備方法，其特征在于：包括如下步驟： (1) 金屬薄片的處理：金屬薄片為0. 01mm至1. 〇mm厚的不銹鋼、銅或銅合金、鎳或鎳合 金薄片；用清洗劑和有機(jī)溶劑對金屬薄片進(jìn)行除油、清洗；或通過噴砂、打磨將金屬薄片進(jìn) 行表面機(jī)械粗化處理；或通過化學(xué)蝕刻處理以處理出直徑小于1mm的凹坑或凸點(diǎn)；或在金 屬薄片的一面或兩面，用電鍍或化學(xué)鍍的方法鍍有〇. 1微米至10微米的純鎳層或鎳合金 層；然后用清洗劑和有機(jī)溶劑對所得到的金屬薄片進(jìn)行除油、清洗； 以絲網(wǎng)印刷、浸涂、淋涂、刮涂、抽涂、輥涂、輥刷涂或噴涂的方法，在金屬薄片的一面涂 覆上或兩面各涂覆上偶聯(lián)劑層或橡膠金屬粘合劑層；金屬薄片兩面的粘合層或是具有相同 化學(xué)組成的； (2) 疏水性橡膠與金屬薄片形成復(fù)合片材：疏水性橡膠層通過熱硫化粘合和熱硫化成 型，粘合在涂覆有偶聯(lián)劑或橡膠金屬粘合劑的金屬薄片層上，形成復(fù)合片材；或者將具有自 粘性的疏水性橡膠，通過熱硫化成型，粘合在一面沒有涂橡偶聯(lián)劑或橡膠金屬粘合劑的的 金屬薄片上，形成復(fù)合片材； (3) 切割處理：將上述步驟中的復(fù)合片材沖切成直徑為2-10mm的圓柱體，或者將上述 步驟中的復(fù)合片材沖切成橫截面為橢圓形、多邊形、十字形、星形或者新月形或它們的任意 組合的物體；用堿性清洗液清洗約5分鐘，水洗，然后用5%的鹽酸清洗3分鐘，然后用去離 子水清洗干凈，浙干； (4) 難熔金屬合金鍍層的制備：將上述圓柱體或物體，浸漬在含有可溶性鎢化合物和可 溶性的其它難熔金屬化合物的化學(xué)鍍液，攪拌，用化學(xué)鍍的方法在上述圓柱體或物體的金 屬表面形成難熔金屬合金鍍層；或者，將上述圓柱體放入含有可溶性鎢化合物和可溶性的 其它難熔金屬化合物的化學(xué)鍍液的滾筒中，讓滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，用化學(xué)鍍的方法在圓柱體或物體 的金屬表面，形成難烙金屬合金鍍層； 鍍液中含有10_120g/L的可溶性鎢化合物、0-60g/L的可溶性的錸、鋨、鉭、鑰、鈮、鉿、 釩、鉻或鋯的化合物或這些化合物的任意組合、0-60g/L的可溶性的過渡金屬鐵、鎳、鈷、銅 或錳的化合物或這些化合物的任意組合、0_30g/L的可溶性的錫、銻、鉛或鉍化合物或這些 化合物的任意組合、20_140g/L的還原劑、30-150g/L的絡(luò)合劑、20-100g/L的pH值調(diào)節(jié)劑、 0. Ι-lg/L的穩(wěn)定劑、0-2 g/L的光亮劑或粗糙度調(diào)節(jié)劑； 所述的可溶性鎢化合物優(yōu)選鎢酸鈉； 優(yōu)選次亞磷酸鈉為鍍液中的還原劑；采用次亞磷酸鈉為還原劑時(shí)，難熔金屬合金鍍層 所采用化學(xué)鍍的溫度為60-90°C，時(shí)間為30-300分鐘，鍍液的pH值為8. 0-10. 0 ; (5) 清洗、干燥：取出上述被鍍物，用蒸餾水或去離子水漂洗、浙干、冷風(fēng)吹干或放在 70°C的恒溫烘箱中烘干，即得到鍍有難熔金屬合金的開關(guān)觸點(diǎn)。
【文檔編號】H01H11/04GK104112609SQ201410346964
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月21日
【發(fā)明者】韓輝升, 王振興, 丁陽, 張紅梅 申請人:南通萬德科技有限公司