[发明专利]一种铜触点表面镀银的磁控溅射方法

说明书

本发明公开了一种铜触点表面镀银的磁控溅射方法，包括将铜触点基底材料进行机械抛光、清洗烘干；放入真空腔体中离子清洗后利用磁控溅射原理在铜触点基底表面直接沉积银膜，最后进行退火处理。此方法得到的银膜与基底结合良好，膜层厚度均匀，具有纳米级别的晶粒尺寸，沉积速率快，表面粗糙度低，具有良好的接触电阻，提高了耐烧蚀性和使用寿命。相较于传统电镀方法，本发明方法工序少、效率高、绿色环保、镀层结合力好，设备简单操作方便，具有良好的工业化应用前景。

技术领域

本发明涉及一种铜触点表面镀银的磁控溅射方法，使用磁控溅射技术在铜触点表面直接沉积银膜，银膜与基底结合良好，具有纳米级别的晶粒尺寸，可以得到较低的表面粗糙度，显著改善电触点表面接触电阻，提高耐烧蚀性，提高寿命，属于材料表面处理和改性技术领域。

背景技术

在低压电器及开关领域，铜金属由于具有高电导率、易加工性及成本低的特点，广泛被用作电接触触点材料，但空气中铜在反复的接通、断开过程中由于电弧的作用会形成氧化铜，极大的降低接触电阻和使用寿命。相比铜，银具有更好的电导率和接触电阻，以及润滑性、耐磨性、焊接性，而且其在开断过程中形成的氧化银不稳定，极易分解再次形成金属银，因此很适合用在空气中的电接触材料中。但是银金属成本较高，因此往往在铜触点的表面镀银来实现对铜触点性能的提升。

目前最常见的镀银方法主要是电镀银，采用氰化液挂镀的方式，例如湖北三江航天红林探控有限公司的“一种铅黄铜镀银工艺”(专利号：CN 104562112 A)提出先使用汞齐化方法在铜表面覆盖一层铜和汞的合金，再通过使用含有氰化液的电镀在其表面形成银层，再使用铬酸钾进行阴极钝化处理。该方法主要存在以下问题：电镀银是在氰化电镀液中进行的，氰化物有剧毒，易对人体造成伤害、对环境造成严重污染。作为全球三大污染工业之一，电镀行业面临着越来越重的环保压力，因此需要使用绿色环保的镀膜工艺；受工艺及前处理的限制，镀层结合力不可靠，在摩擦过程中容易脱落。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种铜触点表面镀银的磁控溅射工艺及方法。该方法通过绿色环保的磁控溅射技术在经过离子清洗的铜触点基底表面直接沉积银膜，银膜与基底结合良好，膜层厚度均匀，沉积速率快，工序少，具有纳米级别的晶粒尺寸，表面粗糙度低，显著改善了电触点表面接触电阻，提高耐烧蚀性，提高使用寿命。相较于传统电镀方法，本发明方法工序少、效率高、绿色环保、镀层结合力好，能满足工业化生产的需要。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案，一种铜触点表面镀银的磁控溅射方法，包括如下步骤：

1)将铜触点基体表面经机械抛光后，超声波清洗烘干；

2)将铜触点基体材料置于专用的夹具上，基体表面向上放入交换腔体中并对腔体抽真空至指定本底真空度；同时在溅射腔体中装入一块或多块银靶，调节各个靶的倾斜角度；并对溅射腔体抽真空，至指定本底真空度；

3)向交换腔体中通入氩气并调节气压，在一定功率下用射频电源辉光清洗触点表面；

4)将经射频电源辉光清洗后的触点表面向下传送进溅射腔体后，通入氩气并调节气压，启动样品盘自转并以5～15度每秒匀速旋转；调节偏压，调节银靶直流电源功率至指定值后打开样品台挡板，开始在铜触点基体上沉积银膜；当薄膜达到一定厚度后关闭银靶，关闭偏压，关闭样品台挡板；

5)将得到的银镀层在惰性气体保护中退火，随炉冷却，待至温度低于80℃以下取出样品，最终即得触点表面的银镀层。

进一步，所述步骤1)中，所选取的铜触点材料其致密度在98％以上，将铜触点基底表面经机械抛光至表面粗糙度Ra小于0.5μm后，放入到酒精溶液中超声5～10min，然后置于丙酮溶液中超声5～10min后，用氮气吹干。

进一步，所述步骤2)中，所述真空腔体本底真空度在1×10^-5Pa～1×10^-3Pa。