耐電弧燒蝕的開關觸點的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種耐電弧燒蝕的開關觸點，開關觸點是具有多層層狀結構的復合體，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合體浸漬在含有難熔金屬元素的化學鍍液中，用化學沉積的方法沉積在復合體中第二層、第三層和第四層的表面而形成的。本實用新型所制備的開關觸點，制造較方便，具有良好的金屬色澤，較低的接觸電阻，較高的耐開關電弧燒蝕性能和較長的使用壽命。
【專利說明】耐電弧燒蝕的開關觸點

【技術領域】
[0001]本實用新型具體涉及一種電力或電子產(chǎn)品中的開關或電路中兩個導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）。

【背景技術】
[0002]電觸頭或觸點是開關或電路中兩個導體之間通過相互接觸從而可供電流通過的重要零部件，承擔接通、承載和分斷正常電流和故障電流的功能，其質(zhì)量和使用壽命直接決定著整個開關或電路的質(zhì)量和使用壽命。電觸頭或觸點主要應用于繼電器、接觸器、空氣開關、限流開關、電機保護器、微型開關、儀器儀表、電腦鍵盤、手持機、家用電器、汽車電器(車窗開關、后視鏡開關、燈開關、起動電機等負荷開關)、漏電保護開關等。電觸點或觸點的制備材料很多，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。
[0003]在汽車電器、家用電器、電腦鍵盤和手持機等設備中，其開關部件常常是設有觸點的印刷電路板（PCB)和設有觸點的橡膠按鍵的組合。PCB上的圓形觸點，被一條直線或曲線(如S型曲線)分割成不導通的兩半。按鍵上的觸點是不用分割的圓形。用按鍵上的一個相同直徑的圓形觸點，與PCB上的一個圓形觸點作面對面的接觸，就可以接通PCB上的一個電路。按鍵上的觸點材料，是導電橡膠或金屬。導電橡膠觸點與PCB觸點相接觸時的接觸電阻較大，導電橡膠觸點不適用于接通電流較大(例如電流大于50毫安)的PCB電路。金屬觸點與PCB觸點相接觸時的接觸電阻較小，金屬觸點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。但目前金屬觸點存在耐化學品腐蝕、耐電弧燒蝕性能不理想、制作成本高從而使其應用受到限制等問題。
[0004]在大氣中，開關元件在接通電路或分斷電路時常產(chǎn)生電火花或電弧。開關電弧現(xiàn)象的存在，將使觸點受到氧化和燒蝕，并且可能使空氣中的有機質(zhì)碳化從而產(chǎn)生積碳，使開關的接觸電阻逐漸增大甚至斷路。
[0005]各種純金屬中以鎢的熔點最高。熔點高于1850°C的純金屬分別是：鎢(熔點3410°C)、錸（熔點3180°C)、鋨（熔點3045°C)、鉭（熔點2996°C)、鑰（熔點2610°C)、鈮（熔點2468°C)、鉿(熔點2227°C)、釩(熔點1900°C)、鉻(熔點1875°C)和鋯(熔點1852。。）。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材料的一個考慮因素。
[0006]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。以粉末冶金法應用最廣泛，因為該法工藝簡單并能獲得晶粒細小的合金坯錠而有利于進一步的塑性加工。粉末冶金法主要工藝是：將難熔金屬粉末(例如鎢粉和鑰粉）依比例進行機械混合；通過機械壓機或等靜壓機壓制成原坯；再在通氫的高溫燒結爐中燒結成合金坯錠。燒結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，不僅將增大金屬觸點的原材料成本，而且由于難熔金屬合金的硬度大，進行分割或沖切加工困難。
[0007]申請專利號為201220499100. X的專利文件公開了 “一種三層復合電觸點”，該觸點是在銅基觸點本體的接觸面上鍍一層銀，使得觸點的導電性能更好，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（H2S)反應生成黑色的硫化銀。銀作為點觸點使用，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，在這樣的電觸點中，沒有橡膠層，因此，這種電觸點不適于與橡膠進行熱硫化粘合和熱硫化成型從而制成含有電觸點的橡膠按鍵。只有含有橡膠層的觸點，或者全部由導電橡膠構成的觸點，才可能順利與其它橡膠進行熱硫化粘合和熱硫化成型從而制成含有觸點的橡膠按鍵，而不會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。
[0008]申請專利號為200580045811. 2的專利文件公開了一種“具有鍍金端觸點的扁平一次電池”，該電池可用于例如數(shù)字照相機。該電池可具有包含鋰的陽極和低電阻的觸點。陽極和陰極可呈其間帶有隔板的螺旋形卷曲的薄片形式。外部正負觸點用金鍍覆以改善接觸電阻。該發(fā)明電觸點的電阻雖小，但是由于黃金的熔點不及鎢、鑰等難熔金屬，所以其耐電壓產(chǎn)生的火花性能欠佳。另外，黃金高昂的價格也限制了該電觸點的應用范圍。
[0009]申請專利號為201020143455. 6的專利文件公開了一種“鍍鎳鎢觸點”，屬于基本電器元件【技術領域】，旨在解決現(xiàn)有的鎢觸點易氧化，影響導電性能的問題。在公知技術中，現(xiàn)有的鎢觸點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外表面包罩連接鍍鎳層所組成為鍍鎳的鎢觸點。其結構簡單實用，導電性能穩(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，鎳作為開關觸點與PCB的鍍金觸點接觸和分斷(開和關)，在室溫下，但工作電流為300毫安時，開關次數(shù)4000次左右之后，開關的接觸電阻就顯著升高，甚至使電路完全斷路。
[0010]美國專利7169215公開了化學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低于30微歐姆/厘米。該合金沉積于單個硅晶上、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行化學沉積。該發(fā)明中，不涉及選擇性化學沉積。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材料。
[0011]美國專利4019910公開了制備一種多金屬的鎳合金的化學鍍液。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。該化學鍍液中含有無機酸和多元酸或多元醇反應所得的酯復合物，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，如作為觸點材料使用，較大含量的硼或磷的存在，將影響觸點的初始電阻。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、或用化學鍍得到的鎳為主要組成的鎳合金，如果作為開關的觸點，都具有較差的耐電弧性能和較低的開關使用壽命O
[0012]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膜的化學鍍液?；瘜W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，不需要在化學鍍之前使用一種子層(如鈀層)。該保護膜具有防擴散、防電遷移的能力。但這種保護膜由于鈷含量高，比較硬而脆，由于在電弧作用下鈷基合金很容易產(chǎn)生氧化鈷而導致表面電阻上升。這種保護膜耐電弧燒蝕性能不好，不宜用來制作電觸頭或觸點。
[0013]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，不耐開關電弧燒蝕。該合金該發(fā)明也沒有涉及到如何進行選擇性的化學沉積。
[0014]本專利權人的申請專利號為201110193369. 5的發(fā)明提供了一種“麻面金屬與橡膠復合導電?！?，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；凹坑或凸點在金屬面層的外表面、內(nèi)表面或者兩個表面均有。凹坑的深度小于金屬面層厚度，凸點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、底涂劑或為與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)明的金屬面層強度高、導電性穩(wěn)定，粘接層強度高，橡膠基體彈性足。該發(fā)明沒有為解決導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。
實用新型內(nèi)容
[0015]本實用新型的目的：克服傳統(tǒng)鍍金、銀基或鍍銀的開關觸點成本較高、耐電弧性不太高的缺陷，或者克服銅基、鎳基或不銹鋼觸點雖然成本較低但耐電弧性較差的缺點，提供一種制造成本低、導通電流大、耐電弧燒蝕的開關觸點。
[0016]技術方案：提供的一種耐電弧燒蝕的開關觸點，開關觸點是具有多層層狀結構的復合體，第一層為O. I-IOmm厚的疏水性橡膠層，第二層為0-1. O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O. 01-1. Omm厚的金屬薄片層，第四層為單分子層厚的至O. 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O. 2微米厚的的粘合層；第五層為2*10_5-0. 02mm厚的難熔金屬合金鍍層；其中，第五層難熔金屬合金鍍層是第一層、第二層、第三層和第四層的復合體浸潰在含有難熔金屬元素的化學鍍液中，用化學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合體浸潰在含有難熔金屬元素的化學鍍液中，用化學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合體中第四層的表面而形成的。
[0017]第一層、第二層、第三層和第四層是開關觸點的輔助層。第五層是開關觸點的工作層，其作用是使電流接通、承載和分斷。第五層可以沉積在第一層、第二層、第三層和第四層的復合體中第二層、第三層和第四層的表面，也可以僅僅沉積在復合體中第四層的表面。
[0018]顯然，在所制備的具有多層層狀結構的觸點中，如果第五層和第三層是電導通的，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，就可能承載部分導電功能，將有利于觸點的導電性能。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，應足夠薄?？紤]到通常金屬材料表面有一點的粗糙度，第四層的平均厚度應小于O. 2微米。金屬材料表面的光潔度越高，第四層的平均厚度應越小，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通。
[0019]在所述的耐電弧燒蝕的開關觸點中，難熔金屬合金鍍層為熔點高于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)先選用熔點較高的、化合物毒性較小、市場供應較充足且價格較低的鑰元素，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。
[0020]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。
[0021]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，在進行化學鍍時，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，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。這些材料在含可溶性難熔金屬的化合物的化學鍍液中，難熔金屬的鍍層就會沉積在這些材料的表面。
[0022]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°的橡膠材料構成。橡膠材料是熱固性或熱塑性。
[0023]作為進一步的優(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。二兀乙丙橡父、甲基乙稀基娃橡父和甲基乙稀基苯基娃橡膠是非極性橡膠，疏水性強，同時它們的耐候性好，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)上的選擇性化學沉積，在由疏水性橡膠層和金屬薄片的復合體中的橡膠材質(zhì)的疏水性越高越好。在用前述鍍液進行化學沉積時，為了使沉積在疏水性橡膠層上的合金少得可以忽略不計，橡膠基材的水接觸角需大于65°。這里所謂的選擇性化學沉積，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合體中使用的是親水性的羧基橡膠，化學沉積將既可以發(fā)生在金屬材質(zhì)表面，也同時發(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，將不僅浪費化學鍍的鍍液，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行熱硫化粘合或熱塑性粘合，從而可制備包含觸點的橡膠按鍵。
[0025]因此，必需限制上述的這些極性基團在橡膠基材中的含量，以獲得選擇性的化學沉積。為了獲得選擇性最佳的化學沉積，橡膠基材中不能含有這些基團。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、疏水性比較強的橡膠材料，適宜于和金屬薄片進行復合制備層狀復合體。在使用前述的化學鍍液進行化學鍍時，化學沉積不發(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或凹點的金屬片材，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Imm2的小孔的金屬片材、金屬網(wǎng)、金屬泡沫或者金屬纖維燒結氈，以便與PCB上的觸點接觸壓強更大，導通性更好；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)層狀復合的；優(yōu)選電導率較高且價格比較低的金屬或合金。
[0028]作為優(yōu)化：所述的金屬薄片由O. 01-1. Omm厚的不銹鋼、銅或銅合金、鎳或鎳合金薄片構成，在不銹鋼、銅或銅合金、鎳或鎳合金薄片的一面或兩面，鍍有0.1-10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度，避免難熔金屬合金鍍層在觸點使用過程中脫落。特別是銅和銅合金薄片，宜在化學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O. 01_，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，就會增加觸點的整體硬度，分割或沖切加工變得困難，同時浪費金屬材料。所以，金屬薄片的厚度，不宜大于I. Omm。
[0031]預先將疏水性橡膠層和金屬薄片制成層狀復合體，是為了方便將層狀復合體作為觸點應用于制備橡膠按鍵。層狀復合體上的疏水性橡膠，可直接與其它橡膠進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行熱硫化粘合或熱塑性粘合而形成橡膠按鍵，就會在模塑過程中發(fā)生溢膠現(xiàn)象。所謂溢膠現(xiàn)象，是指在模塑過程中，橡膠溢到觸點的正面，從而影響觸點的導電性能。觸點上有溢膠現(xiàn)象，對觸點的質(zhì)量來說是不可接受的。
[0032]所述的耐電弧燒蝕的開關觸點中的第二層和第四層是由具有促進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，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構的觸點中，構成粘合層(觸點中第二層和第四層）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U，對于這些偶聯(lián)劑處理的金屬基材進行化學鍍時，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]本公開中，使用含有疏水性橡膠層和金屬薄片層的復合體，用上述鍍液進行化學鍍，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)檢測金屬表面的難熔金屬兀素含量，可以發(fā)現(xiàn)，在同一鍍液中，隨著化學鍍時間的延長，在金屬表面檢測到的難熔金屬元素信號越來越強。難熔金屬元素信號越來越強，意味著難熔金屬合金鍍層隨著化學鍍時間而越來越厚。但即使化學鍍時間長達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。
[0037]有益效果：本實用新型在含有疏水性橡膠層和金屬薄片的層狀復合體上以化學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，所制得的難熔金屬合金鍍層可有效地提高金屬薄片的導電性和耐開關電弧燒蝕性能。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，與PCB上的鍍金觸點接觸，觸點間的接觸電阻，比沒有鍍難熔金屬合金的同類觸點與PCB上的鍍金觸點間的接觸電阻小，具有較好的導通性能。由沒有鍍難熔金屬合金的不銹鋼片或鎳片制得的觸點與PCB鍍金觸點通過500毫安的直流電，室溫下連續(xù)開關約2000次后，由于存在開關時的電弧燒蝕，由這些金屬材質(zhì)制備的觸點和PCB鍍金觸點之間的接觸電阻就明顯升高（由約I歐姆升高至100歐姆以上，甚至不導通);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與PCB觸點通過500毫安的直流電，開關約20000次后，觸點和PCB觸點之間的接觸電阻，仍在I歐姆以下。
[0038]這種鍍難熔金屬合金的觸點，成本較低。與鍍有金或銀的開關觸點比較，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、鑰材料的價格遠低于黃金、鉬或銀。在這種鍍有難熔金屬合金鍍層的觸點，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較低。
[0039]調(diào)節(jié)鍍液的配方組成和化學鍍的時間和溫度，所得的含有難熔金屬合金鍍層的觸點可以有類似于黃金、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使用壽命有嚴格要求的低壓電器，尤其適合于制作汽車、電動工具、游戲機等電器電子設備中，需要接通、承載和分斷大于50mA的電流的開關觸點。
[0040]本實用新型中制備的觸點，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，便于這種觸點與其它橡膠進行熱硫化粘合和熱硫化成型，從而制成帶有觸點的橡膠按鍵產(chǎn)品。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0041]圖I是本實用新型的一種剖面結構示意圖。
[0042]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、粘合層、
5、難熔金屬合金鍍層。

【具體實施方式】
[0043]下面結合具體實施例對本實用新型作進一步說明。
[0044]綜述，本實用新型中的耐電弧燒蝕的開關觸點，所述的疏水性橡膠層I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°的橡膠材料構成；或者，所述的疏水性橡膠層I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°的橡膠材料構成。
[0045]所述的金屬薄片層3為具有凸點或凹點的金屬片材、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lmm2的小孔的金屬片材、金屬網(wǎng)、金屬泡沫或者金屬纖維燒結氈；金屬材質(zhì)為鎂、鋁、鈦、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鈮、鑰、銀、錫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)層狀復合的。
[0046]所述的疏水性橡膠層I由非極性或極性弱的橡膠制備而成。
[0047]所述難熔金屬合金鍍層5為熔點高于1850°C的金屬的鍍層，鍍層中含有重量比為10-95%的鶴元素、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；鍍層中鎢和鑰的重量比的總和不低于30%。
[0048]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)劑或鉻絡合物偶聯(lián)劑；所述的偶聯(lián)劑在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。
[0049]所述的橡膠金屬粘合劑是熱固化的或光固化的；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。
[0050]實施例I :
[0051]一種耐電弧燒蝕的開關觸點，開關觸點是具有多層層狀結構的復合體，第一層為
O.Imm厚的疏水性橡膠層1，疏水性橡膠層I由三元乙丙橡膠制備而成。使用與金屬薄片有自粘合作用的疏水性橡膠時，第二層是不存在的，第三層為O. Olmm厚的金屬薄片層3，第四層為單分子層厚的至平均厚度O. 2微米厚的粘合層4，這一粘合層是由偶聯(lián)劑形成的，偶聯(lián)劑是氨基硅烷偶聯(lián)劑。第五層為2*10_7mm厚的難熔金屬合金鍍層5 ;其中，第五層難熔金屬合金鍍層5是第一層、第二層、第三層和第四層的復合體浸潰在含有難熔金屬元素的化學鍍液中，用化學沉積的方法沉積在第一層、第二層、第三層和第四層的復合體中第二層、第三層和第四層的表面而形成的。觸點層狀結構中的第五層和第三層是電導通的，電阻小于10歐姆。
[0052]實施例2 ：
[0053]一種耐電弧燒蝕的開關觸點，開關觸點是具有多層層狀結構的復合體，第一層為IOmm厚的疏水性橡膠層1，疏水性橡膠層I由甲基乙烯基硅橡膠制備而成。第二層為1.0微米厚的粘合層2，這一粘合層是由金屬橡膠粘合劑形成的，橡膠金屬粘合劑為自粘性硅橡膠型。第三層為I. Omm厚的金屬薄片層3，第四層為單分子層厚的至平均厚度O. 2微米厚的粘合層4，這一粘合層是由偶聯(lián)劑形成的，偶聯(lián)劑是環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑。第五層為2*10_7-0. 02mm厚的難熔金屬合金鍍層；其中，第五層難熔金屬合金鍍層5是第一層、第二層、第三層和第四層的復合體浸潰在含有難熔金屬元素的化學鍍液中，用化學沉積的方法沉積在第一層、第二層、第三層和第四層的復合體中第二層、第三層和第四層的表面而形成的。觸點層狀結構中的第五層和第三層是電導通的，電阻小于10歐姆。
[0054]實施例3 ：
[0055]一種耐電弧燒蝕的開關觸點，開關觸點是具有多層層狀結構的復合體，第一層為3mm厚的疏水性橡膠層I,疏水性橡膠層I由甲基乙烯基苯基娃橡膠制備而成。第二層為
O.4微米厚的粘合層2，這一粘合層是由偶聯(lián)劑形成的，偶聯(lián)劑是巰基硅烷偶聯(lián)劑。第三層為O. 3mm厚的金屬薄片層3，第四層為單分子層厚的至平均厚度O. 2微米厚的粘合層4，這一粘合層4是由偶聯(lián)劑形成的，偶聯(lián)劑是巰基硅烷偶聯(lián)劑。第五層為O. Olmm厚的難熔金屬合金鍍層5 ;其中，第五層難熔金屬合金鍍層5是第一層、第二層、第三層和第四層的復合體浸潰在含有難熔金屬元素的化學鍍液中，用化學沉積的方法沉積在第一層、第二層、第三層和第四層的復合體中第二層、第三層和第四層的表面而形成的。觸點層狀結構中的第五層和第三層是電導通的，電阻小于10歐姆。
[0056]實施例4 ：
[0057]一種耐電弧燒蝕的開關觸點，開關觸點是具有多層層狀結構的復合體，第一層為8_厚的疏水性橡膠層1，疏水性橡膠層I由甲基乙烯基硅橡膠制備而成。第二層為0.9微米厚的粘合層2，這一粘合層2是由金屬橡膠粘合劑形成的，橡膠金屬粘合劑為聚氨酯丙烯酸酯型。第三層為O. 01-1. Omm厚的金屬薄片層3，第四層為單分子層厚的至平均厚度O. 2微米厚的粘合層4，這一粘合層4是由金屬橡膠粘合劑形成的，橡膠金屬粘合劑為聚氨酯丙烯酸酯型。第五層為O. 13mm厚的難熔金屬合金鍍層5 ;其中，第五層難熔金屬合金鍍層5是第一層、第二層、第三層和第四層的復合體浸潰在含有難熔金屬元素的化學鍍液中，用化學沉積的方法沉積在第一層、第二層、第三層和第四層的復合體中第二層、第三層和第四層的表面而形成的。觸點層狀結構中的第五層和第三層是電導通的，電阻小于10歐姆。
[0058]對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種耐電弧燒蝕的開關觸點，其特征在于：開關觸點是具有多層層狀結構的復合體，第一層為O. I-IOmm厚的疏水性橡膠層，第二層為0-1. O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O. 01-1. Omm厚的金屬薄片層，第四層為單分子層厚的至平均厚度O. 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(T7-0. 02mm厚的難熔金屬鶴、錸、鋨、鉭、鑰、銀、銥、鉿、f凡、鉻或錯合金鍍層；其中，第五層難熔金屬合金鍍層是第一層、第二層、第三層和第四層的復合體浸潰在含有難熔金屬元素的化學鍍液中，用化學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合體浸潰在含有難熔金屬元素的化學鍍液中，用化學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合體中第四層的表面而形成的。
2.根據(jù)權利要求I所述的耐電弧燒蝕的開關觸點，其特征在于：觸點層狀結構中的第五層和第三層是電導通的，兩層之間的電阻小于10歐姆。
3.根據(jù)權利要求I所述的耐電弧燒蝕的開關觸點，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°的橡膠材料構成。
4.根據(jù)權利要求I或3所述的耐電弧燒蝕的開關觸點，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)權利要求I所述的耐電弧燒蝕的開關觸點，其特征在于：所述的金屬薄片層為具有凸點或凹點的金屬片材、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Imm2的小孔的金屬片材、金屬網(wǎng)、金屬泡沫或者金屬纖維燒結氈；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)層狀復合的。
6.根據(jù)權利要求I所述的耐電弧燒蝕的開關觸點，其特征在于：所述的第二層和第四層是由具有促進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，第二層或是不存在的。
7.根據(jù)權利要求I或6所述的耐電弧燒蝕的開關觸點，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)權利要求I或6所述的耐電弧燒蝕的開關觸點，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)權利要求I所述的耐電弧燒蝕的開關觸點，其特征在于：所述難熔金屬合金鍍層為熔點高于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%。
【文檔編號】H01H1/04GK204029622SQ201420402645
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年7月21日 優(yōu)先權日: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