用于电触头的摩擦学改进表面制造技术

本发明专利技术涉及一种用于生产电触头、特别是电插头触头的方法，包括以下步骤：a)提供基底，其中，基底具有金属表面和/或金属化表面；以及b)将低摩擦表面施加至基底的金属表面和/或金属化表面，其中，低摩擦表面通过固体润滑剂的机械研磨、抛光和/或磨光来施加；或者其中，低摩擦表面通过喷涂固体润滑剂来施加；或者其中，低摩擦表面通过借助于滚筒式洗涤器涂布固体润滑剂来施加；并且其中，低摩擦表面(6)的膜厚度为0.001μm至4μm。度为0.001μm至4μm。度为0.001μm至4μm。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电触头的摩擦学改进表面


[0001]本专利技术涉及制造电触头的方法、电触头、以及电触头用于连接器的应用。在另一个方面，本专利技术涉及根据本专利技术的固体润滑剂用于调节电触头的表面摩擦系数的用途。

技术介绍

[0002]电触头的接触表面通常由导电材料、优选地为金属导体制成。电触头优选地由刚性端部和施加接触力的弹性端部组成，两个端部通常都具有与基质材料不同的金属涂层。这种涂层可以例如通过借助于物理和/或化学气相沉积而浸没在熔融金属中、或者通过无外部电流或电解涂层来产生。常用的涂层材料包括金、银、钯、铂、铑、钌、镍、锡、铜、锌或其合金。通过使用这些涂层，可以实现电接触表面的合意的性能，例如改善的耐腐蚀性、改善的磨损性能，确保稳定的接触电阻、以及/或者降低的摩擦系数。
[0003]为了实现进一步改善磨损性能，所谓的接触润滑剂通常用于电接触表面。根据Chudnovsky(2005；Lubrication of electrical contacts；In Proceedings of the Fifty
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First IEEE Holm Conference on Electrical Contacts；2005；pp.107
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114；IEEE)，已知许多对应的接触润滑剂，其中详细区分了矿物油、润滑脂、基于合成化合物(例如聚苯醚(PPE)和全氟聚醚(PFPE))的合成润滑剂、以及固体润滑剂(例如石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯(PTFE))和固体润滑剂的分散体以及液体/糊状形式的上述润滑剂。
[0004]然而，已经证明的是，仅仅借助于上述固体润滑剂对电接触表面进行润滑会导致导电性恶化，进而导致接触电阻大幅增加，这是不期望的，使得仍然需要改进电接触表面或电触头。
[0005]DE2543082A1描述了一种银
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石墨分散涂层，石墨作为固体润滑剂借助于电沉积而结合到金属基体中。这种工艺的缺点是缺乏灵活性，因为其限于某些电解质成分和可以借助于电沉积而沉积的金属。
[0006]根据Berman等(Berman,D.；Erdemir,A.；Sumant,A.V.；2014；Graphene as a protective coating and superior lubricant for electrical contacts；Appl.Phys.Lett.105,231907(2014)；DOI:10.1063/1.4903933)，已知用于电触头的另一种涂层。该涂层包括石墨烯，从而通过降低摩擦系数和减少磨损来改善摩擦学特性。为了生产涂层，通过将石墨烯含量为1mg/mL的石墨烯
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乙醇悬浮液滴到金表面上并且然后蒸发溶剂，在金基底上沉积石墨烯颗粒。所得表面具有约50％的覆盖率。然而，这些涂层产生的接触电阻高达100欧姆，对于作为电接触表面的许多应用来说都是过高的。此外，这种涂层的生产非常复杂且成本高昂。
[0007]根据US 3,644,133 A，已知一种用于制备基于固体润滑剂的涂层的工艺。在此使用的固体润滑剂具有层状晶体结构。此外，根据US 5,407,590A和WO 96/20083A1分别已知由过渡金属二钙化物和聚合物形成的润滑剂。
[0008]在此背景下，本专利技术的目的是提供用于制造电触头的方法以及电触头，该电触头具有有利的摩擦系数、高的耐磨性和良好的接触电阻。该方法还意在节省时间和具有成本
效益。

技术实现思路

[0009]根据本专利技术，该目的通过以下各者得以实现：根据专利权利要求1所述的用于生产电触头的方法；根据权利要求6所述的电触头；根据权利要求17所述的电触头的用途；以及根据权利要求18所述的固体润滑剂的用途。
[0010]在第一方面，本专利技术涉及一种用于制造电触头、特别是插入式电触头(1)的方法，该方法包括以下步骤、优选地由以下步骤组成：
[0011]a)提供基底(2)，基底具有金属表面和/或金属化表面，以及
[0012]b)将滑动层施加在基底(2)的金属表面和/或金属化表面上，
[0013]其中，滑动层(6)通过对固体润滑剂进行机械研磨、抛光和/或磨光来形成；或者
[0014]其中，滑动层(6)通过喷溅固体润滑剂来施加；或者
[0015]其中，滑动层(6)通过使用载气喷涂固体润滑剂来施加；或者
[0016]其中，滑动层(6)通过借助于滚筒式洗涤器、优选地在填料存在下涂布固体润滑剂来形成；并且其中，滑动层(6)的层厚度为0.001μm至4μm。
[0017]令人惊奇地，已经示出的是，在具有金属表面和/或金属化表面的基底上通过机械涂布、喷溅、喷涂或者借助于滚筒式洗涤器施加滑动层，可以显著改善电触头的摩擦学特性，而不会对电特性、特别是接触电阻产生明显的负面影响。与现有技术相比，摩擦学特性得到了改善，同时也减少了磨损，使得特别是根据本专利技术的电触头在用于插头触头的情况下可以承受更高的插配次数(mating cycle)，同时具有稳定的接触电阻值。
[0018]在根据本专利技术的方法中，基底表面或任何其他表面层(例如中间层)都没有发生化学反应而在表面上产生固体润滑剂或固体润滑剂颗粒。
[0019]此外，根据所使用的固体润滑剂，施加工艺可以以特别简单的方式进行，使得不需要辅助剂(例如粘合剂)和类似材料，这对根据本专利技术的工艺的成本具有特别有利的影响。
[0020]此外，已经令人惊讶地显示，根据本专利技术的电触头除了具有已经说明的优点之外，还具有提高的耐温性，使得可以在更高的温度和/或真空条件下使用这些电触头和/或可以使用其制成电触头。此外，电触头承受高的接触压力，而不会损害良好的摩擦学特性。
[0021]从属权利要求中给出了本专利技术的更多有利实施方式。从属权利要求中单独列出的特征可以以技术上有用的方式相互组合，并且可以限定本专利技术的进一步实施方式。此外，权利要求中指出的特征在描述中作了进一步的指定和说明，其中，说明了本专利技术的进一步优选实施方式。
[0022]出于本专利技术的目的，术语“固体润滑剂”被理解为意指以固体聚集状态存在并在此状态下使用的润滑剂。
[0023]出于本专利技术的目的，术语“磨光”被理解为意指通过磨光轮、或磨光刷或者可以在移动的同时暂时拾取颗粒并将颗粒机械地施加在表面上的类似装置的摆动或旋转运动来施加固体润滑剂颗粒，磨光轮由缝合的纺织物圆盘组成。
[0024]出于本专利技术的目的，术语“平均颗粒尺寸(d50)”是指固体成分中50％的颗粒的直径小于给定值。d90值是指固体成分中90％的颗粒的直径小于给定值。
[0025]出于本专利技术的目的，术语“金属表面”被理解为意指金属基底的表面。在这种情况
下，基底可以由纯金属或合金组成。
[0026]出于本专利技术的目的，术语“金属化表面”被理解为意指直接施加至基底、特别是非金属基底的含金属表面。特别地，诸如塑料、玻璃、氧化物、半导体或陶瓷的非导电材料的表面被金属化。例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于制造电触头、特别是插入式电触头(1)的方法，所述方法包括以下步骤：a)提供基底，所述基底具有金属表面和/或金属化表面；以及b)将滑动层施加至所述基底(2)的所述金属表面和/或金属化表面，其中，所述滑动层(6)通过对固体润滑剂进行机械研磨、抛光和/或磨光来形成；或者其中，所述滑动层(6)通过喷溅固体润滑剂来施加；或者其中，所述滑动层(6)通过使用载气喷涂固体润滑剂来施加；或者其中，所述滑动层(6)通过借助于滚筒式洗涤器涂布固体润滑剂来施加；以及其中，所述滑动层(6)的层厚度为0.001μm至4μm。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤b)中，所述固体润滑剂以颗粒物形式施加。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述基底(2)包括中间层(5)，其中，所述中间层(5)优选地通过电镀、通过浸入金属熔体、热喷涂、物理气相沉积工艺、通过热浸镀锡或化学气相沉积工艺、更优选地通过电镀或通过热浸镀锡施加至所述基底(2)，并且其中，所述滑动层施加至所述中间层(5)。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述基底(2)包括至少一层另外的金属层(3)，其中，所述至少一层另外的金属层(3)布置在所述基底(2)与所述中间层(5)之间，其中，所述至少一层另外的金属层(3)优选地由选自包括金(Au)、铜(Cu)、镍(Ni)、钯(Pd)、铂、铑(Rh)、钌(Ru)、银(Ag)、锌(Zn)、锡(Sn)和/或其合金的组中的一种金属形成，和/或者其中，所述基底(2)包括至少两层另外的金属层(3，4)，其中，所述至少两层另外的金属层(3，4)布置在所述基底(2)与所述中间层(5)之间，其中，所述至少两层另外的金属层(3、4)优选地由选自包括金(Au)、铜(Cu)、镍(Ni)、钯(Pd)、铂(Pt)、铑(Rh)、钌(Ru)、银(Ag)、锌(Zn)、锡(Sn)和/或其合金的组中的一种金属形成；和/或者其中，所述中间层(5)是锡层或银层。5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，步骤a)包括以下步骤：提供基底(2)和施加中间层(5)；或者提供基底(2)，施加至少一层另外的金属层(3)，优选地为另外的第一金属层(3)和另外的第二金属层(4)，随后施加中间层(5)；或者提供基底(2)，施加至少三层另外的金属层，然后施加中间层(5)。6.一种电触头，包括：基底(2)，所述基底(2)具有金属表面和/或金属化表面；以及至少一层滑动层(6)，所述滑动层(6)布置在所述基底(2)的所述金属表面和/或金属化表面上并且由固体润滑剂组成，所述滑动层(6)的层厚度为0.001μm至4μm；所述电触头优选地为插入式电触头。7.根据权利要求6所述的电触头，其中，所述基底(2)具有设置在所述基底(2)的所述金属表面和/或金属化表面上的中间层(5)，所述中间层优选地由选自包括金(Au)、铜(Cu)、镍(Ni)、钯(Pd)、铂、铑(Rh)、钌(Ru)、银(Ag)、锌(Zn)、锡(Sn)和/或其合金的组中的一种金属形成，并且其中，所述滑动层(6)设置在所述中间层(5)上；或者其中，所述基底(2)具有布置在所述基底(2)的所述金属表面和/或金属化表面上的至少一层另外的金属层(3)，其中，所述至少一层另外的金属层(3)优选地由选自包括金(Au)、铜(Cu)、镍(Ni)、钯(Pd)、铂(Pt)、铑(Rh)、钌(Ru)、银(Ag)、锌(Zn)、锡(Sn)和/或其合金的组
中的一种金属形成，并且其中，中间层(5)布置在所述至少一层另外的金属层(3)上，所述中间层(5)优选地由选自包括金(Au)、铜(Cu)、镍(Ni)、钯(Pd)、铂(Pt)、铑(Rh)、钌(Ru)、银(Ag)、锌(Zn)、锡(Sn)和/或其合金的组中的一种金属形成，所述滑动层(6)布置在所述中间层(5)上。8.根据权利要求6所述的电触头，其中，所述基底(2)具有布置在所述基底(2)的所述金属表面和/或金属化表面上的至少一层另外的第一金属层(3)，其中，所述至少一层另外...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：罗森伯格高频技术有限公司，
类型：发明
国别省市：