[發明專利]一種銅觸點表面鍍銀的磁控濺射方法

有效

• 申請號: 201810231769.2
• 申請日: 2018-03-20
• 公開（公告）號: CN108468030B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 何建國;何美榮;宋忠孝;高磊雯
• 申請（專利權）人: 西安福萊電工合金有限公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/02;C23C14/16;C23C14/58
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發明公開了一種銅觸點表面鍍銀的磁控濺射方法，包括將銅觸點基底材料進行機械拋光、清洗烘干；放入真空腔體中離子清洗后利用磁控濺射原理在銅觸點基底表面直接沉積銀膜，最后進行退火處理。此方法得到的銀膜與基底結合良好，膜層厚度均勻，具有納米級別的晶粒尺寸，沉積速率快，表面粗糙度低，具有良好的接觸電阻，提高了耐燒蝕性和使用壽命。相較于傳統電鍍方法，本發明方法工序少、效率高、綠色環保、鍍層結合力好，設備簡單操作方便，具有良好的工業化應用前景。

技術領域

本發明涉及一種銅觸點表面鍍銀的磁控濺射方法，使用磁控濺射技術在銅觸點表面直接沉積銀膜，銀膜與基底結合良好，具有納米級別的晶粒尺寸，可以得到較低的表面粗糙度，顯著改善電觸點表面接觸電阻，提高耐燒蝕性，提高壽命，屬于材料表面處理和改性技術領域。

背景技術

在低壓電器及開關領域，銅金屬由于具有高電導率、易加工性及成本低的特點，廣泛被用作電接觸觸點材料，但空氣中銅在反復的接通、斷開過程中由于電弧的作用會形成氧化銅，極大的降低接觸電阻和使用壽命。相比銅，銀具有更好的電導率和接觸電阻，以及潤滑性、耐磨性、焊接性，而且其在開斷過程中形成的氧化銀不穩定，極易分解再次形成金屬銀，因此很適合用在空氣中的電接觸材料中。但是銀金屬成本較高，因此往往在銅觸點的表面鍍銀來實現對銅觸點性能的提升。

目前最常見的鍍銀方法主要是電鍍銀，采用氰化液掛鍍的方式，例如湖北三江航天紅林探控有限公司的“一種鉛黃銅鍍銀工藝”(專利號：CN 104562112 A)提出先使用汞齊化方法在銅表面覆蓋一層銅和汞的合金，再通過使用含有氰化液的電鍍在其表面形成銀層，再使用鉻酸鉀進行陰極鈍化處理。該方法主要存在以下問題：電鍍銀是在氰化電鍍液中進行的，氰化物有劇毒，易對人體造成傷害、對環境造成嚴重污染。作為全球三大污染工業之一，電鍍行業面臨著越來越重的環保壓力，因此需要使用綠色環保的鍍膜工藝；受工藝及前處理的限制，鍍層結合力不可靠，在摩擦過程中容易脫落。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種銅觸點表面鍍銀的磁控濺射工藝及方法。該方法通過綠色環保的磁控濺射技術在經過離子清洗的銅觸點基底表面直接沉積銀膜，銀膜與基底結合良好，膜層厚度均勻，沉積速率快，工序少，具有納米級別的晶粒尺寸，表面粗糙度低，顯著改善了電觸點表面接觸電阻，提高耐燒蝕性，提高使用壽命。相較于傳統電鍍方法，本發明方法工序少、效率高、綠色環保、鍍層結合力好，能滿足工業化生產的需要。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案，一種銅觸點表面鍍銀的磁控濺射方法，包括如下步驟：

1)將銅觸點基體表面經機械拋光后，超聲波清洗烘干；

2)將銅觸點基體材料置于專用的夾具上，基體表面向上放入交換腔體中并對腔體抽真空至指定本底真空度；同時在濺射腔體中裝入一塊或多塊銀靶，調節各個靶的傾斜角度；并對濺射腔體抽真空，至指定本底真空度；

3)向交換腔體中通入氬氣并調節氣壓，在一定功率下用射頻電源輝光清洗觸點表面；

4)將經射頻電源輝光清洗后的觸點表面向下傳送進濺射腔體后，通入氬氣并調節氣壓，啟動樣品盤自轉并以5～15度每秒勻速旋轉；調節偏壓，調節銀靶直流電源功率至指定值后打開樣品臺擋板，開始在銅觸點基體上沉積銀膜；當薄膜達到一定厚度后關閉銀靶，關閉偏壓，關閉樣品臺擋板；

5)將得到的銀鍍層在惰性氣體保護中退火，隨爐冷卻，待至溫度低于80℃以下取出樣品，最終即得觸點表面的銀鍍層。

進一步，所述步驟1)中，所選取的銅觸點材料其致密度在98％以上，將銅觸點基底表面經機械拋光至表面粗糙度Ra小于0.5μm后，放入到酒精溶液中超聲5～10min，然后置于丙酮溶液中超聲5～10min后，用氮氣吹干。

進一步，所述步驟2)中，所述真空腔體本底真空度在1×10^-5Pa～1×10^-3Pa。