耐大電流的開關(guān)觸點(diǎn)及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力或電子工業(yè)中的開關(guān)與電路相互接觸的零部件及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在傳統(tǒng)的電工或電子設(shè)備中，與普通開關(guān)面板或按鍵配套使用的接觸部件(觸點(diǎn))通常的結(jié)構(gòu)是:由金屬面層(如銅或鎳的片材)與橡膠底層復(fù)合而成，然后在金屬面層的表面鍍一層黃金或者白銀，以減小電阻、增加導(dǎo)電性能。
[0003]鎢是稀有高熔點(diǎn)金屬，可提高鋼的高溫硬度，屬于元素周期表中第六周期(第二長周期)的VIB族。鎢是一種銀白色金屬，外形似鋼。鎢的熔點(diǎn)高，蒸氣壓很低，蒸發(fā)速度也較小。鎢的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，常溫時(shí)不跟空氣和水反應(yīng)，不加熱時(shí)，任何濃度的鹽酸、硫酸、硝酸、氫氟酸以及王水對鎢都不起作用。鑰也是高熔點(diǎn)金屬，鑰的安全性和耐蝕性不如鎢，鑰單獨(dú)使用的情況很少見，在鋼中加入鑰，能改善鋼的耐腐蝕性；在鑄鐵中加入鑰，能提高鐵的強(qiáng)度和耐磨性能；含鑰18%的鎳基超合金具有熔點(diǎn)高、密度低和熱脹系數(shù)小等特性，可以用于制造航空和航天的各種高溫部件。鎢和鑰雖然具有高熔點(diǎn)及其它優(yōu)良性能，但是由于它們與其它金屬性質(zhì)的顯著差異，在電鍍或化學(xué)鍍等表面處理工業(yè)中，尤其是電子材料的表面處理中未有成熟的應(yīng)用技術(shù)。
[0004]2007年第八期《汽車電器》刊登的“汽車組合開關(guān)燈光模塊的失效分析與改進(jìn)”一文中表I介紹了不同材料觸頭間的最小生弧電壓和最小生弧電流，其中鎢 > 鉬 > 鑰〉鎳〉銅〉銀〉金。顯示了各個(gè)金屬耐電弧能力的差異。然而，金屬鉬常用作催化劑，其吸附性過強(qiáng)，在電觸點(diǎn)上吸附了有機(jī)物雜質(zhì)后容易導(dǎo)致雜質(zhì)碳化，造成觸點(diǎn)接觸不良，所以金屬鉬不是理想的電觸點(diǎn)材料。
[0005]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)不及高熔點(diǎn)金屬，所以其耐大電流、高電壓產(chǎn)生的火花性能欠佳。
[0006]申請專利號為201020143455.6的專利文件公開了一種“鍍鎳鑰觸點(diǎn)”，屬于基本電器元件技術(shù)領(lǐng)域，旨在解決現(xiàn)有的鑰觸點(diǎn)易氧化，影響導(dǎo)電性能的問題。它是采用在座釘和鑰片焊連的鑰觸點(diǎn)外表面包罩連接鍍鎳層所組成為鍍鎳鑰觸點(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。該專利采用純鑰外加鍍鎳層，鑰易氧化，鎳耐電弧性能不夠高。
[0007]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?！保山饘倜鎸优c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，成本聞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]第一發(fā)明目的:克服傳統(tǒng)鍍金或鍍銀的開關(guān)觸點(diǎn)成本較高、耐電弧性不太高的缺陷，提供一種制造成本低、耐大電流、耐電弧的開關(guān)觸點(diǎn)。
[0009]第一技術(shù)方案:本發(fā)明提供的耐大電流的開關(guān)觸點(diǎn)，是具有多層的層狀結(jié)構(gòu)的小圓柱粒、棱柱?；驒E圓柱粒，第一層為0.5mm至5.0mm厚的橡膠層,第二層為0.0lmm至
1.0mm厚的金屬薄片層,還有第三層和最上層；第三層為5-30mm厚的過渡金屬元素合金鍛層；最上層為2-1Omm厚的鶴合金鍛層,鶴合金鍛層中含有重量比為75-90%的金屬鶴兀素、含有重量比為10-15%的上述的過渡金屬元素(便于與第三層性質(zhì)匹配，鍍層結(jié)合的牢固)，鎢合金鍍層中另有少量(5-10%)的鈷元素，另可有微量的磷元素；所用鍍層為化學(xué)鍍方法形成的。
[0010]在第三層與最上層之間還可以有5-20mm厚的低鎢合金鍍層，以便高含量鎢合金與過渡金屬鍍層性能更加匹配、結(jié)合得更加牢固。低鎢合金鍍層中含有重量比為50-75%的金屬鶴元素、含有重量比為15-25%的上述的過渡金屬元素。
[0011]第三層的過渡金屬元素優(yōu)選為鎳，既價(jià)格低廉，又耐腐蝕，同時(shí)與鎢合金鍍層相容性好，結(jié)合力更強(qiáng)。
[0012]所述的鎢合金或者低鎢合金均優(yōu)選為鎢鑰合金，其中鎢元素的含量高于鑰元素的含量。
[0013]采用金屬鎢和金屬鑰的合金做最外層或次外層的原因在于:金屬鎢和金屬鑰是高熔點(diǎn)金屬，具有比黃金、白銀、鎳、銅更好的耐燒蝕性能，因此這種觸點(diǎn)能夠通過獲承受更大的電流和更高的電壓。
[0014]所述第二層的金屬薄片的材質(zhì)是:銅、鎳、鈦、鋁、鋅、銀、錫或鐵及它們的合金(包括不銹鋼)。所述的第二層的金屬薄片優(yōu)選為具有凸點(diǎn)或凹點(diǎn)的金屬片材、金屬網(wǎng)或者金屬纖維燒結(jié)氈，以便與電路接觸壓強(qiáng)更大，導(dǎo)通性更好。
[0015]第二發(fā)明目的:提供上述耐大電流的開關(guān)觸點(diǎn)的一種制備方法。
[0016]第二技術(shù)方案:上述耐大電流的開關(guān)觸點(diǎn)的制備中，所述的鎢合金鍍層采用的化學(xué)鍍鍍液里，含有55-100g/L的可溶性鎢化合物、10-50g/L的可溶性鎳化合物、5_30g/L的可溶性鈷化合物、20-100g/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；
鎢合金鍍層所采用化學(xué)鍍的溫度為65-75°C，時(shí)間為50-150分鐘(優(yōu)選50-70分鐘)，鍍液的PH值為8.5-10 (優(yōu)選PH值為9.0-9.5)，能夠獲得結(jié)合力更強(qiáng)、化學(xué)反應(yīng)更穩(wěn)定，鍍層質(zhì)量更好的鎢合金鍍層。
[0017]所述的低鎢合金鍍層采用化學(xué)鍍的鍍液中，含有10_45g/L的可溶性鎢化合物、5-40g/L的可溶性鎳化合物、5-30g/L的可溶性鈷化合物、20_100g/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。
[0018]低鎢合金鍍層所采用化學(xué)鍍的溫度為75_88°C (溫度過低，反應(yīng)速度很慢；溫度過高，反應(yīng)過快，鍍層呈現(xiàn)黑色)，時(shí)間為120-150分鐘，鍍液的PH值為8.5-10 (優(yōu)選PH值為9.0-9.5)，能夠獲得結(jié)合力更強(qiáng)、鍍層兩面的結(jié)合力均高，鍍層更厚的低鎢合金鍍層。
[0019]所述的化學(xué)鍍采用的鍍液中，可以含有10_50g/L的可溶性鑰化合物。
[0020]所述的化學(xué)鍍采用的鍍液中，最好還含有0.2-2g/L氟化鈉光亮劑，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，使得鎢合金鍍層同時(shí)具有良好的金屬光澤。
[0021]化學(xué)鍍也稱無電解鍍或者自催化鍍，是在無外加電流的情況下借助合適的還原劑，使鍍液中金屬離子還原成金屬，并沉積到零件表面的I種鍍覆方法。化學(xué)鍍技術(shù)是在金屬的催化作用下，通過可控制的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生金屬的沉積過程。與電鍍相比，化學(xué)鍍技術(shù)具有鍍層均勻、針孔小、不需直流電源設(shè)備、能在非導(dǎo)體上沉積和具有某些特殊性能等特點(diǎn)。另外，由于化學(xué)鍍技術(shù)廢液排放少，對環(huán)境污染小以及成本較低，在許多領(lǐng)域已逐步取代電鍍，成為一種環(huán)保型的表面處理工藝。目前，化學(xué)鍍技術(shù)已在電子、閥門制造、機(jī)械、石油化工、汽車、航空航天等工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。