[發明專利]一種改善電觸頭材料表面接觸狀態的方法

在審

• 申請號: 201711023709.3
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107731597A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 宋振陽;王珩;林旭彤;孔欣;柏小平;翁桅
• 申請（專利權）人: 福達合金材料股份有限公司
• 主分類號: H01H11/04
• 分類號: H01H11/04
• 代理公司: 溫州名創知識產權代理有限公司33258
• 代理人: 陳加利

技術領域

本發明涉及電觸頭材料領域，具體是指一種改善電觸頭材料表面接觸狀態的方法。

背景技術

觸頭材料因其應用場景的特殊性，對表面接觸電阻要求非常高。通常來講，觸頭材料表面接觸電阻比體電阻高一到兩個數量級，是影響電氣工作發熱，甚至觸頭熔焊的關鍵因素。觸頭材料表面的接觸電阻主要由兩部分組成：金屬表層的膜電阻以及由表面粗糙帶來的收縮電阻。影響觸頭材料表面接觸電阻的因素有很多，例如：觸頭材料表面異物及金屬氧化層會增加膜電阻；觸頭材料表面粗糙度提升會增加接觸時的收縮電阻；材料表面硬度越高，相同壓力下，觸頭間有效接觸面積變小，接觸電阻也會增加。

通常，為減小觸頭材料表面接觸電阻，會對材料實施一系列的后處理操作，包括通過清洗去除表面油污，通過酸洗去除表面氧化層，通過研磨降低材料表面粗糙度等等。但是，一方面，常規清洗的去污能力有限，而酸洗后的烘干過程會在材料表面再次形成薄氧化膜；另一方面，常規研磨工藝雖然能夠在一定程度上降低材料表面粗糙度，但對于表面微米、亞微米級的峰谷卻很難起到作用。綜上，常規的觸頭材料表面處理工藝由于工藝自身的缺陷，在降低材料表面接觸電阻上遇到了極大的瓶頸。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術存在的缺點和不足，而提供一種能夠降低電觸頭材料表面接觸電阻的一種改善電觸頭材料表面接觸狀態的方法。

為實現上述目的，本發明的技術方案是包括以下步驟：

(1)將待處理的電觸頭材料置于帶有等離子體發生裝置的容器內；

(2) 在容器中充入等離子氣源，開啟等離子體發生裝置，使電觸頭材料表面浸沒在等離子氣氛內；

（3）保持等離子體氣氛，通過低溫等離子體轟擊電觸頭材料表面，去除電觸頭材料表面的異物及氧化膜，同時使得電觸頭材料表層導電金屬熔化重結晶；

（4）等離子處理期間，將電觸頭材料在容器內進行移動或旋轉；

（5）關閉等離子體發生裝置，取出電觸頭材料產品。

進一步設置是等離子氣氛為氧氣、氮氣、氫氣、氬氣中的一種或幾種。

進一步設置是等離子體發生裝置通過氣體輝光放電或介質阻隔放電方式產生等離子氣體。

本發明的有益的效果是：

本方法突破了原有觸頭材料表面處理的瓶頸，進一步大幅降低了材料的表面接觸電阻：

1)首先，高能等離子氣體具有較大的動能及電離能，作用在觸頭材料表面，能夠將由前序工藝帶來的覆蓋于觸頭表面的油污、纖維絲等異物及金屬的薄氧化層分解或轟擊掉，從而大幅降低觸頭材料接觸膜電阻；

2)其次，高能等離子氣體轟擊觸頭材料表面，能夠在材料表層產生較高溫度，使觸頭材料表層（深度不超過1um）的導電金屬熔化重結晶，從而抹平由前序工藝帶來的材料表面微區的峰和谷，大幅降低微區粗糙度，增加有效接觸面積，降低收縮電阻；

3)再次，觸頭表面導電金屬熔化重結晶過程中，由前序工藝帶來的材料內部的加工應力得到有效釋放，同時該區域材料內部的位錯、微孔等加工缺陷得到很大程度上的修補，從而有效降低了觸頭表層導電金屬硬度，增加了開關閉合時觸頭間的有效接觸面積，降低接觸電阻，同時基本不影響基體材料硬度；

4)最后，本方法不消耗水資源，不使用乙醇、去油劑等化學試劑，環境友好。

下面結合具體實施方式對本發明做進一步介紹。

附圖說明

圖1 本實施例1處理前后對照圖（圖1中，左圖為處理后，右圖為處理前）；

圖2本實施例1處理前后觸點表面接觸電阻的變化關系圖。

具體實施方式

下面通過實施例對本發明進行具體的描述，只用于對本發明進行進一步說明，不能理解為對本發明保護范圍的限定，該領域的技術工程師可根據上述發明的內容對本發明作出一些非本質的改進和調整。

實施例一：

將5Kg的電觸頭材料產品平鋪于石英玻璃器皿中，置于帶有等離子體發生裝置的腔體內；將腔體密封，抽真空至腔內氣壓<1Pa；保持真空泵開啟，向腔內通入空氣，通過質子流量計將氣體總流量控制在60sccm，同時通過控制真空泵，保障腔內氣壓穩定在200~300Pa；開啟等離子體發生裝置的射頻發生裝置，向密封腔施加頻率為13.56MHz的射頻電場，射頻電場功率設置為200w，腔體內產生穩定的等離子氣體，持續時間10min后，關閉射頻電場；停止通入氣體，緩慢解除真空，取出產品。

實施例二：

將10Kg的電觸頭材料產品分成5份，分別平鋪于5支石英玻璃器皿中，置于帶有等離子體發生裝置的腔體內；將腔體密封，抽真空至腔內氣壓<1Pa；保持真空泵開啟，向腔內通入氬氣及氫氣的混合氣體，通過質子流量計將氬氣氣體流量控制在60sccm，氫氣流量控制在20sccm，同時通過控制真空泵，保障腔內氣壓穩定在300~350Pa；開啟射頻發生裝置，向密封腔施加頻率為13.56MHz的射頻電場，射頻電場功率設置為300w，腔體內產生穩定的等離子氣體，持續時間25min后，關閉射頻電場；停止通入氣體，緩慢解除真空，取出產品。