一种含难熔金属合金镀层的开关触点及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含难熔金属合金镀层的开关触点及其制备方法，触点部件具有三层结构，第一层为疏水性橡胶层，第二层为金属薄片层，第三层为难熔金属合金的化学沉积层。本化学沉积所采用的镀液中含可溶性钨化合物和可溶性钼化合物等。当疏水性橡胶层和金属薄片层的层状复合体用此镀液进行化学沉积时，难熔金属合金镀层选择性地沉积在金属表面上。本发明专利技术所制备的开关触点，具有良好的金属色泽，较低的接触电阻，较低的成本，较高的耐开关电弧烧蚀性能和较长的使用寿命，并且适合与橡胶进行热硫化粘合和成型。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，触点部件具有三层结构，第一层为疏水性橡胶层，第二层为金属薄片层，第三层为难熔金属合金的化学沉积层。本化学沉积所采用的镀液中含可溶性钨化合物和可溶性钼化合物等。当疏水性橡胶层和金属薄片层的层状复合体用此镀液进行化学沉积时，难熔金属合金镀层选择性地沉积在金属表面上。本专利技术所制备的开关触点，具有良好的金属色泽，较低的接触电阻，较低的成本，较高的耐开关电弧烧蚀性能和较长的使用寿命，并且适合与橡胶进行热硫化粘合和成型。【专利说明】
本专利技术具体涉及一种电力或电子产品中的开关或电路中两个导体之间可通过相 互接触从而可供电流通过的零部件(也就是电触头或触点）及其制备方法。
技术介绍
电触头或触点是开关或电路中两个导体之间通过相互接触从而可供电流通过的 重要零部件，承担接通、承载和分断正常电流和故障电流的功能，其质量和使用寿命直接决 定着整个开关或电路的质量和使用寿命。电触头或触点主要应用于继电器、接触器、空气开 关、限流开关、电机保护器、微型开关、仪器仪表、电脑键盘、手持机、家用电器、汽车电器(车 窗开关、后视镜开关、灯开关、起动电机等负荷开关)、漏电保护开关等。电触点或触点的制 备材料很多，主要有银、银镍、银氧化铜、银氧化镉、银氧化锡、银氧化锡氧化铟、银氧化锌、 紫铜、黄铜、磷铜、青铜、锡铜、铍铜、铜镍、锌白铜、不锈钢等。 在汽车电器、家用电器、电脑键盘和手持机等设备中，其开关部件常常是设有触点 的印刷电路板（PCB)和设有触点的橡胶按键的组合。PCB上的圆形触点，被一条直线或曲线 (如S型曲线)分割成不导通的两半。按键上的触点是不用分割的圆形。用按键上的一个相 同直径的圆形触点，与PCB上的一个圆形触点作面对面的接触，就可以接通PCB上的一个电 路。按键上的触点材料，是导电橡胶或金属。导电橡胶触点与PCB触点相接触时的接触电 阻较大，导电橡胶触点不适用于接通电流较大(例如电流大于50毫安)的PCB电路。金属触 点与PCB触点相接触时的接触电阻较小，金属触点既可以用于接通电流较小的PCB电路，也 可以用于接通电流较大的PCB电路。但目前金属触点存在耐化学品腐蚀、耐电弧烧蚀性能 不理想、制作成本高从而使其应用受到限制等问题。 在大气中，开关元件在接通电路或分断电路时常产生电火花或电弧。开关电弧现 象的存在，将使触点受到氧化和烧蚀，并且可能使空气中的有机质碳化从而产生积碳，使开 关的接触电阻逐渐增大甚至断路。 各种纯金属中以钨的熔点最高。熔点高于1850°C的纯金属分别是：钨(熔点 3410°C)、铼（熔点3180°C)、锇（熔点3045°C)、钽（熔点2996°C)、钥（熔点2610°C)、铌（熔点 2468°C)、铪(熔点2227°C)、钒(熔点1900°C)、铬(熔点1875°C)和锆(熔点1852°C)。难熔金 属有较低的蒸气压，在真空高温下有较低的蒸发速率。难熔金属较低的蒸气压和蒸发速率， 是我们选择它们的合金作为触点材料的一个考虑因素。 难熔金属合金的制备方法有粉末冶金法、真空电弧熔炼法和真空电子轰击熔炼法 等。以粉末冶金法应用最广泛，因为该法工艺简单并能获得晶粒细小的合金坯锭而有利于 进一步的塑性加工。粉末冶金法主要工艺是：将难熔金属粉末(例如钨粉和钥粉）依比例进 行机械混合；通过机械压机或等静压机压制成原坯；再在通氢的高温烧结炉中烧结成合金 坯锭。烧结温度随钨含量的增加而提高，其范围在2150?2300°C之间。最后将烧结坯锭经 轧制或锻造成材。用这些方法制备难熔金属的合金，都需要较为昂贵的设备，所制得的难熔 金属合金的形状也是有形状的。采用最广泛使用的粉末冶金法，较难制得厚度较小的难熔 金属合金的薄片(特别是钨合金薄片）。如果将较厚的难熔金属合金的薄片，直接用于生产 金属触点，不仅将增大金属触点的原材料成本，而且由于难熔金属合金的硬度大，进行分割 或冲切加工困难。 申请专利号为201220499100. X的专利文件公开了"一种三层复合电触点"，该触 点是在铜基触点本体的接触面上镀一层银，使得触点的导电性能更好，且比完全采用银制 成要节省生产成本。虽然银的导电性和传热性在所有的金属中都是最高的，但银的耐大气 腐蚀性能较差、耐盐雾性能较差。银易与大气中的硫化氢（H 2S)反应生成黑色的硫化银。银 作为点触点使用，虽然初始表面电阻小，但其在大气中的使用寿命也受到限制。虽然镀银的 成本比较低，但银也是贵金属之一。另外，在这样的电触点中，没有橡胶层，因此，这种电触 点不适于与橡胶进行热硫化粘合和热硫化成型从而制成含有电触点的橡胶按键。只有含有 橡胶层的触点，或者全部由导电橡胶构成的触点，才可能顺利与其它橡胶进行热硫化粘合 和热硫化成型从而制成含有触点的橡胶按键，而不会在热硫化粘合和热硫化成型过程中产 生溢胶、粘合不良等质量问题。 申请专利号为200580045811. 2的专利文件公开了一种"具有镀金端触点的扁平 一次电池"，该电池可用于例如数字照相机。该电池可具有包含锂的阳极和低电阻的触点。 阳极和阴极可呈其间带有隔板的螺旋形卷曲的薄片形式。外部正负触点用金镀覆以改善接 触电阻。该专利技术电触点的电阻虽小，但是由于黄金的熔点不及钨、钥等难熔金属，所以其耐 电压产生的火花性能欠佳。另外，黄金高昂的价格也限制了该电触点的应用范围。 申请专利号为201020143455. 6的专利文件公开了一种"镀镍钨触点"，属于基本 电器元件
，旨在解决现有的钨触点易氧化，影响导电性能的问题。在公知技术中， 现有的钨触点主要是铆钉型座钉和钨片以纯铜为焊料熔焊制作成。本专利中采用在座钉和 钨片焊连的钨触点外表面包罩连接镀镍层所组成为镀镍的钨触点。其结构简单实用，导电 性能稳定，经久耐用，适用于汽车、摩托车、电喇叭等电器。该专利的触点采用钨片外加镀 镍层，但镍的耐电弧烧蚀性能低，不宜用于工作电流或电压较大的较苛刻的场合。我们的 测试表明，镍作为开关触点与PCB的镀金触点接触和分断(开和关)，在室温下，但工作电流 为300毫安时，开关次数4000次左右之后，开关的接触电阻就显著升高，甚至使电路完全断 路。 美国专利7169215公开了化学沉积铜钥合金的材料和方法，所得到的不含碱金属 离子和碱土金属离子的铜钥合金电阻率低于30微欧姆/厘米。该合金沉积于单个硅晶上、 硅热氧化层上、硅衬底上的铜和钴薄膜上。该铜钥合金可用作金属层间的阻隔层和芯片上 的互连材料。在这些应用中该铜钥合金虽然可以取代铜，但电阻率比铜高。该专利技术中公开 了对基材用钯溶液活化，然后让铜钥在各种基材上进行化学沉积。该专利技术不涉及选择性化 学沉积。该铜钥合金的耐电弧烧蚀的性能较差，不是理想的耐电弧烧蚀的触点材料。 美国专利4019910公开了制备一种多金属的镍合金的化学镀液。该镍合金中除了 含有硼或磷，还含有一种或一种以上的金属如锡、钨、钥或铜。该化学镀液中含有无机酸和 多元酸或多元醇反应所得的酯复合物，如葡庚糖酸的二硼酯、钨酸酯或钥酸酯。该镍合金主 要由镍组成，镍含量通常在大约60%至大约95% (重量比）的范围内。该合金有优良的机械 性能和耐腐蚀性能，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含难熔金属合金镀层的开关触点，其特征在于：开关触点是具有三层层状结构的层状复合体；第一层为0.1‑10mm厚的疏水性橡胶层，第二层为0.01‑1.0mm厚的含镁、铝、钛、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、铌、钼、银、锡或金的金属薄片层，第三层为2*10‑5‑0.02mm厚的难熔金属合金的化学沉积层；其中，第三层难熔金属合金的化学沉积层是第一层和第二层的复合体浸渍在含有至少一种可溶性的难熔金属的化合物的化学镀液中，用化学沉积的方法将难熔金属合金的镀层沉积在第一层和第二层的复合体中第二层的表面而形成的；在第三层难熔金属合金层中或占第三层总厚度三分之一的外表层中，钨、铼、锇、钽、钼、铌、铪、钒、铬、锆的重量百分比之和，不低于50%；在第三层难熔金属合金层中含有重量百分比不超过50%的过渡金属元素铁、镍、钴、铜、锰或这些元素的任意组合、重量百分比不超过10%的锡、锑、铅或铋或这些元素的任意组合。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩辉升，王振兴，丁阳，张红梅，顾建祥，
申请(专利权)人：南通万德科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32