本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及復(fù)合導(dǎo)電材料，這種復(fù)合導(dǎo)電材料適合于制作按鍵的電觸點。

背景技術(shù)：

橡膠本身是絕緣體。在橡膠中加入導(dǎo)電炭黑，可制備抗靜電橡膠和導(dǎo)電橡膠。在橡膠基材中加入金屬粉末，特別是銀粉或鍍銀粉末，可制得導(dǎo)電性能更好的導(dǎo)電橡膠。由導(dǎo)電橡膠制備出來的一種小圓片用，常稱為“導(dǎo)電?！?，是電觸點的一種類型。由于導(dǎo)電炭黑和金屬粉末在導(dǎo)電橡膠中是分散分布的，由導(dǎo)電炭黑和金屬粉末作為填料制得的導(dǎo)電橡膠，體積電阻率和表面電阻率還是比常見金屬導(dǎo)電材料大，導(dǎo)通較大電流的能力在某些場合顯得不足夠。為了更進一步提高導(dǎo)電橡膠的導(dǎo)電性能，技術(shù)人員制備了連續(xù)的金屬材料和橡膠的復(fù)合物，作為傳統(tǒng)的導(dǎo)電橡膠的替代品。申請?zhí)枮?01010592410.1的專利文獻“復(fù)合導(dǎo)電片材”公開了由高分子基體和復(fù)合在其中的金屬箔構(gòu)成的復(fù)合導(dǎo)電片材。這里的金屬箔是指含有孔洞的鎳箔、銅箔、鋁箔、不銹鋼箔、金箔、銀箔或者編織網(wǎng)，高分子基體是指硅橡膠、丁晴橡膠、乙丙橡膠、天然橡膠、橡塑材料、熱塑性塑料、熱固性塑料或者纖維增強塑料等。申請?zhí)枮?01010609386.8的專利文獻“一種導(dǎo)電橡膠及其應(yīng)用”公開了以模壓或注射方式將橡膠與金屬纖維燒結(jié)氈(或金屬無紡布)復(fù)合制得導(dǎo)電橡膠，該金屬纖維燒結(jié)氈具有孔隙，該孔隙至少部分被橡膠填充。申請?zhí)枮?01110027418.8的專利文獻“橡膠導(dǎo)電粒及其制備方法”公開了一種橡膠基材和其表面上的金屬鍍膜的橡膠導(dǎo)電粒，金屬鍍膜可以是一層或者數(shù)層。申請?zhí)枮?01110193369.5的專利文獻“麻面金屬與橡膠復(fù)合導(dǎo)電?！惫_了一種麻面金屬與橡膠復(fù)合導(dǎo)電粒，該導(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、凸點或者兩者均有。中國專利申請?zhí)?00680015484.0“導(dǎo)電接觸部及其制造方法”和美國專利號7964810“Electrically conducting contact and method for production thereof”的文獻，公開了由至少部分地被彈性體材料滲透的金屬海綿制成的電觸點。以上這些專利文獻所制得的金屬材料和橡膠的片狀復(fù)合物，都存在片狀復(fù)合物的兩個表面材料構(gòu)成不一樣的問題：片狀復(fù)合物的一個表面金屬材料多、彈性體材料少，或者這一表面完全為金屬材料；而另一個表面金屬材料少、彈性體材料多，或者這一表面完全為彈性體材料。這種兩表面不一致的電觸點，可能由于彈性體材料的電絕緣性而使得橡膠按鍵的開關(guān)功能失效。

申請?zhí)?01110335410.8的專利“多層結(jié)構(gòu)的橡膠導(dǎo)電板和導(dǎo)電?！?，公開了一種由導(dǎo)電層、過渡層和彈性層復(fù)合而成的多層結(jié)構(gòu)的橡膠導(dǎo)電板和導(dǎo)電粒。該導(dǎo)電層是致密金屬薄片或者疏松金屬薄片；過渡層是聚合物薄膜或第二層致密金屬薄片；彈性層是橡膠片材或橡塑片材。本發(fā)明所制得的片狀復(fù)合物的導(dǎo)電好，但片狀復(fù)合物的兩個表面(導(dǎo)電層表面和彈性層表面)，導(dǎo)電性能完全不同。在橡膠按鍵生產(chǎn)過程中，這種片狀復(fù)合物將和橡膠按鍵結(jié)合在一起，作為橡膠按鍵的電觸點，這時候同樣存在導(dǎo)電層表面與橡膠按鍵結(jié)合而彈性層外露作為電觸點的風(fēng)險，彈性層的電絕緣性使橡膠按鍵的開關(guān)功能失效。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：電觸點是按鍵中的關(guān)鍵部件，它通常用來與印刷電路板(PCB)的觸點開關(guān)配對使用。它必須有低的接觸電阻。如果接觸電阻過大，就會造成按鍵開關(guān)功能失效、誤判。本發(fā)明為了克服電觸點與印刷電路板觸點開關(guān)接觸時，因為片狀的電觸點的兩個表面材料組成不一致而造成的電阻大或者不導(dǎo)通的隱患，本發(fā)明提供了一種兩層或多層多孔金屬和高分子材料的復(fù)合片材，由這種復(fù)合片材制備電觸點，確保由電觸點所制得的按鍵具有可靠的開關(guān)功能。

技術(shù)方案：提供一種兩層或多層多孔金屬和高分子材料的復(fù)合片材。復(fù)合片材的厚度為0.1-5mm，是由兩層或多層多孔金屬和高分子材料以多孔金屬-高分子材料-多孔金屬的層狀復(fù)合方式結(jié)合而成的，或者以多孔金屬-高分子材料-多孔金屬或無孔金屬-高分子材料-多孔金屬的層狀復(fù)合方式結(jié)合而成的，其中多孔金屬中的孔洞或空隙被高分子材料部分或全部填充，復(fù)合片材外表面的高分子材料的含量少于復(fù)合材料內(nèi)部中的高分子材料的含量，甚至復(fù)合片材外表面的高分子材料的含量為零；所述的復(fù)合片材，通過疊合、移印、絲印、刷涂、輥刷涂、刮涂、噴涂、浸涂、淋涂、抽涂的方式，使聚合物和金屬片材在一起并加以壓合或熱壓合而制得，或者通過熱塑性成型工藝、熱固性成型工藝、熱硫化成型工藝或輻射固化工藝固化成型而制得。所述的復(fù)合片材經(jīng)機械沖切或激光切割可制得兩面化學(xué)組成一致或幾乎一致的外接圓直徑為1-10mm的小片；所述的小片適合用作按鍵的電觸點。

因為復(fù)合片材或由復(fù)合片材制得的電觸點的兩個表面組成相同或幾乎相同，復(fù)合片材或電觸點的兩個表面的接觸電阻也相同或極為相近，所以，當這樣的電觸點用作橡膠按鍵的電觸點時，無論電觸點的任一表面外露并與PCB的開關(guān)觸點接觸，所產(chǎn)生的接觸電阻相同或極為相近，因而可以確保橡膠按鍵開關(guān)不會失效或誤判。

本發(fā)明中所用的多孔金屬為金屬網(wǎng)、金屬燒結(jié)網(wǎng)、金屬板網(wǎng)、金屬泡沫、金屬纖維燒結(jié)氈、有多個均勻分布的或隨機分布的孔洞的金屬片材，或者它們的層狀復(fù)合物。多孔金屬中的孔洞是獨立的或相互連通的。這些孔洞至少有部分外露于多孔金屬的表面?？锥吹臋M截面是圓形、橢圓形、正方形、正六邊形或者是其它規(guī)則的或不規(guī)則的幾何形狀，孔洞里的外接圓直徑為1μm-2.5mm；金屬網(wǎng)和燒結(jié)金屬網(wǎng)可以是單層或多層的，金屬網(wǎng)和金屬板網(wǎng)也經(jīng)特定的真空燒結(jié)工藝制成一種多孔金屬。

本發(fā)明中的無孔金屬指的是沒有孔洞的金屬片材，或者是只有閉孔的金屬片材。

本發(fā)明中的多孔金屬是由鋁、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、錫、錳、鈦、鎢、銀、金或它們中任意一種金屬的合金構(gòu)成的?？梢詢?yōu)選不銹鋼、鎳或鎳合金。這是因為在大氣中不銹鋼、鎳或鎳合金比較穩(wěn)定，并且價廉易得。

所用的多孔金屬的外表面和孔洞的內(nèi)表面的材質(zhì)，和多孔金屬的本體材質(zhì)是相同的或不同的。所制得的復(fù)合片材中的每一層多孔金屬，可以由單一的金屬材料組成，也可以是多層材料復(fù)合而成的。具體地說，多孔金屬的外表面和多孔金屬孔洞的內(nèi)表面是可以有金屬鍍層的，更具體的，是鍍有金或金合金。例如鍍金的不銹鋼絲網(wǎng)、銅絲網(wǎng)或鎳絲網(wǎng)等都可當多孔金屬使用。金具有比不銹鋼、銅或鎳更好化學(xué)穩(wěn)定性能、比不銹鋼或鎳更好的導(dǎo)電性能，可以提高電觸點的電導(dǎo)通能力和使用壽命。

當然，也可將由兩層或多層多孔金屬和高分子材料制得的復(fù)合片材，沖切成小圓片后，再進行鍍金或化學(xué)鍍金。這樣制備鍍金電觸點，金的耗用量更少，原材料成本低。

所述的多孔金屬的外表面或孔洞的表面，涂有一層平均厚度不大于1μm的粘合增進劑、偶聯(lián)劑或底涂劑，以增強多孔金屬之間的粘合強度。所涂的粘合增進劑、偶聯(lián)劑或底涂劑不能太厚，涂層的平均厚度不能超過1μm，否則或明顯增加多孔金屬的接觸電阻，從而影響以此為材質(zhì)的電觸點的導(dǎo)電性能。當然，如果所用高分子材料自身具有對金屬的粘結(jié)性，就無需對多孔金屬的表面和孔洞內(nèi)部進行使用粘合劑、偶聯(lián)劑或底涂劑的預(yù)先處理。

本發(fā)明中使用的高分子材料為熱固性橡膠、熱塑性彈性體、雙面膠帶、熱熔膠、粘合劑、轉(zhuǎn)印膜、轉(zhuǎn)印膠、涂料或油墨。正是通過這些高分子材料，將兩層或多層多孔金屬粘合在一起，形成復(fù)合片材，進而制備出電觸點。

所用高分子材料的一個例子是由固體硅橡膠或液體硅橡膠制備的硅橡膠硫化膠。

更進一步地，所用的高分子材料為含有導(dǎo)電填料的硅橡膠。導(dǎo)電填料為含有導(dǎo)電炭黑、金屬粉末、有金屬鍍層的無機粉末、有金屬鍍層的玻璃球、有金屬鍍層的玻璃纖維或金屬纖維，以使得硅橡膠具有導(dǎo)電性能，增加復(fù)合片材和由復(fù)合片材制得的電觸點的導(dǎo)電可靠性。

不僅多孔金屬可用來制備兩層或多層的多孔金屬和高分子材料的復(fù)合片材，而且無孔金屬也可用作復(fù)合片材的中間層。比如說，可以選用0.01-0.1mm厚的不銹鋼片作為復(fù)合片材的中間層。無孔金屬中間層的作用是增強復(fù)合片材以及由復(fù)合片材制得的電觸點的整體機械強度。

有益效果：本發(fā)明的具體優(yōu)勢如下：

(1)本發(fā)明所制得的復(fù)合片材的外表面金屬成分的含量多，特別適合于制備按鍵的電觸點。本發(fā)明在兩層或多層多孔金屬和高分子材料的復(fù)合過程中，將一定量的高分子材料放置在多孔金屬之間進行壓合或熱硫化粘合，可使高分子材料均勻分布在兩層或多層多孔金屬之間，而所得的兩層或多層多孔金屬和高分子材料的復(fù)合片材的兩個外表面，高分子材料的含量不會超過多孔金屬層間的高分子含量。

(2)本發(fā)明中制得的復(fù)合片材，不僅片材的兩面材料組成和電導(dǎo)性能相同，而且有利于片材的后續(xù)加工。本發(fā)明中的高分子材料，包括硅橡膠，可部分或全部充滿多孔金屬的孔洞或孔隙中。在選定高分子材料時，應(yīng)考慮電觸點的后續(xù)用途。兩層或多層多孔金屬和硅橡膠的復(fù)合的電觸點，適合用作硅橡膠按鍵的電觸點。這是因為可以通過熱硫化模壓，使得將成為按鍵基體的硅橡膠能夠和含硅橡膠的電觸點牢固結(jié)合，電觸點和按鍵基體的剝離可達到內(nèi)聚破壞的程度。硅橡膠在這里起著多孔金屬層間粘合劑的作用，同時也便于實現(xiàn)電觸點和硅橡膠基體的牢固粘合。同樣地，兩層或多層多孔金屬和三元乙丙橡膠復(fù)合的電觸點，適合用作三元乙丙橡膠按鍵的電觸點。

(3)制備本發(fā)明中的復(fù)合片材，選材廣泛，成本可控。本發(fā)明在兩層或多層多孔金屬和高分子材料復(fù)合的電觸點中，并不一定要求各層多孔金屬的材質(zhì)是一樣的。在多層結(jié)構(gòu)的電觸點中，可以采用多孔的或無孔的金屬中間層。只要復(fù)合片材的兩個表面的接觸電阻都小于橡膠按鍵所要求的設(shè)定值，也容許中間金屬層使用和兩個金屬外層材質(zhì)不同的多孔金屬或無孔金屬。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實施例1的電觸點的剖面示意圖；

圖2是本發(fā)明的實施例2的電觸點的剖面示意圖；

圖中，1、多孔金屬；2、高溫?zé)崛勰z；3、多孔金屬；4、高溫?zé)崛勰z；5、無孔金屬。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。

實施例1

將一厚度為0.05mm的由環(huán)氧改性丙烯酸樹脂制備的高溫?zé)崛勰z片，放置在兩片厚度均為0.075mm的多孔金屬片之間，在280℃下壓合，制得復(fù)合片材。本實施例采用的多孔金屬片是有均勻分布的孔徑為0.5mm、相鄰兩孔的孔間距為0.25mm的孔洞的不銹鋼片，這些孔洞的軸心垂直于多孔金屬片。將所制得的復(fù)合片材，沖切成直徑為5mm的小圓片。這種小圓片的兩個圓形表面的材質(zhì)是相同的，兩個圓形表面的接觸電阻也是相同的。這種小圓片，作為電觸點，通過熱硫化粘合的方式同硅橡膠復(fù)合，即可制得有電觸點的硅橡膠按鍵。不管這種小圓片的哪一圓形表面和硅橡膠粘合，所制得硅橡膠按鍵的電觸點同PCB開關(guān)觸點之間的接觸電阻都是完全相同或極為相近的。

也可以使用同樣厚度的孔洞為正方形、正六邊形或其它幾何形狀的不銹鋼片替代上述有圓形孔洞的不銹鋼片。這些孔洞橫截面的外接圓直徑0.25-2.5mm之間，相鄰孔洞之間的平均距離在0.1-1mm之間。有這些有孔洞的不銹鋼片所制得的電觸點與PCB開關(guān)觸點之間的接觸電阻，都在0.8-1.2Ω之間。通過調(diào)整孔洞的大小和相鄰孔洞之間的距離，可以得到不同柔軟性的不銹鋼片，由此制得的電觸點的抗塵性也會有所不同。

實施例2

實施例1中所用的材料也在實施例2中使用。為了增大復(fù)合片材以及后來制得的電觸點的整體機械強度，在兩層多孔不銹鋼片之間，放置一厚度為0.075mm的無孔的不銹鋼片，無孔的不銹鋼片和多孔不銹鋼片之間，還是用高溫?zé)崛勰z片粘結(jié)成復(fù)合片材，并沖切為多種直徑(如2mm、2.5mm、5mm、10mm)的小圓片。這種小圓片，一樣可以作為電觸點用于硅橡膠按鍵中。

實施例3

將0.05mm厚的不銹鋼片在硅橡膠溶液中浸漬，用浸涂的方式在不銹鋼片的兩面均涂覆一層干膜厚度為25-30μm的硅橡膠。硅橡膠溶液的配方為硅橡膠(本實施例中選用德國瓦克公司生產(chǎn)的 R401/60)7.5g，乙烯基三叔丁基過氧硅烷(VTPS)，0.1g，二甲苯92.4g。將浸涂在不銹鋼片上的硅橡膠溶液在70℃下烘干，然后，將40目的不銹鋼絲網(wǎng)、40目的鎳絲網(wǎng)、0.15mm厚的孔隙率為80％的不銹鋼纖維燒結(jié)氈、0.15mm厚的孔隙率為85％的鎳泡沫、0.15mm厚的孔洞直徑為0.5mm、孔間距為0.25mm的鎳板網(wǎng)，分別疊合在涂覆有硅橡膠的不銹鋼片的兩面，然后在平板硫化機上，在165℃下壓合10分鐘，得到不銹鋼片增強的各種復(fù)合片材。然后將這些片材，沖切成直徑為2-5mm的小圓片，用作硅橡膠按鍵中的電觸點。所得到的小圓片的兩個外表層，材質(zhì)是一致的，都是金屬材質(zhì)。硅橡膠材質(zhì)都位于小圓片外表層之下。這樣的小圓片，作為電觸點，具有可靠的導(dǎo)電性。

實施例4

如實施例1，但所用的多孔金屬片是120目的鎳含量不小于99.5％的平紋鎳絲網(wǎng)，或鎳絲上鍍有平均厚度為1μm的含金量在99.9％以上的鍍金層的120目的平紋鎳絲網(wǎng)。在鎳絲網(wǎng)上鍍金的目的，是為了降低電觸點的表面接觸電阻、增大電觸點的電導(dǎo)通能力和使用壽命。

實施例5

將實施例1、2和3中所得到的小圓片，用化學(xué)鍍的方法，先鍍上一層厚度約為2μm厚的鎳鍍層，再鍍上一層厚度為0.1μm的金含量大于99.0％的金合金。鍍金層的作用是為了降低小圓片的表面電阻或接觸電阻，提高小圓片作為電觸點的使用壽命。

實施例6

使用實施例4中的鎳絲網(wǎng)。將一定量的一硅橡膠混煉膠(含有道康寧公司硅橡膠SE-4705U 100份，過氧化物硫化劑DCP 1份)薄片，放在兩片鎳絲網(wǎng)之間，然后將其放入模腔中，在175℃下加熱加壓硫化10分鐘，得到厚度約為0.5mm的鎳絲網(wǎng)和硅橡膠的復(fù)合片材。由于200目的鎳絲網(wǎng)比較密實，在硫化過程中，硅橡膠不會或只有少量滲透過鎳絲網(wǎng)。將此鎳絲網(wǎng)和硅橡膠的復(fù)合片材沖切成直徑為7.5mm的小圓片，作為電觸點和硅橡膠熱硫化成型，制成含有電觸點的硅橡膠按鍵。這種電觸點和鍍金的PCB開關(guān)觸點接觸時，兩者之間的接觸電阻約為0.3Ω。

將上述小圓片表面的鎳材質(zhì)上，用化學(xué)鍍的方法鍍上一層平均厚度為0.1μm厚的金含量不低于99％的鍍金層。化學(xué)鍍金只發(fā)生在小圓片表面的鎳材質(zhì)上，而不發(fā)生在小圓片表面的硅橡膠材質(zhì)上。這種鍍金的電觸點和鍍金的PCB開關(guān)觸點接觸時，兩者之間的接觸電阻約為0.2Ω。在300mA的電路中，鍍金的電觸點的使用壽命(以開關(guān)次數(shù)表示，以接觸電阻大于1Ω判定為失效，即達到壽命上限)在10萬次左右，相應(yīng)未鍍金的電觸點的使用壽命則約為1萬次，鍍金的電觸點的使用壽命明顯增加，使用壽命約為5萬次。

本發(fā)明不局限于上述實施方式，任何人在本發(fā)明的啟示下都可得出其他各種形式的產(chǎn)品，但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。