[发明专利]一种银钼合金薄膜及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种银钼合金薄膜及其制备方法与应用，所述薄膜中包括纯银相和银固溶于钼的固溶体相。采用双靶聚焦共沉积法在任意无机材料衬底上制备得到银钼合金薄膜，薄膜中由于钼的存在，使其具有高的硬度；由于纯银相的存在，使其具有良好的导电性，同时银还可以作为软质润滑相，提高材料的摩擦学性能。通过在一种廉价、适宜的电接触材料表面涂覆一层银钼合金薄膜，既可以节约成本，又可以发挥薄膜的导电、耐磨和抗电蚀性能。还可用于电磁炮轨道涂层、抗极端高温(2000℃以上)的“发汗”材料以及银/钼复合互连材料的过渡层。

技术领域

本发明涉及电接触材料技术领域，特别涉及一种银钼合金薄膜及其制备方法与应用。

背景技术

目前，电子电器行业中的电接触材料用做继电器、接触器、仪器仪表等触头，担负着接通与分断电流的任务，多以导电性最好的银与其他材料复合而成。由于纯银硬度低，抗电磨损性较差的缘故，通常需要在银基体中添加其它硬质相来增强复合材料的硬度、抗磨损、抗熔焊性等，所形成复合材料的性能优劣直接影响着电器开关和仪器仪表的可靠性和使用寿命。由于电触头在开闭过程中产生的现象极其复杂，影响因素较多，理想的电接触材料必须具备良好的物理性能、电接触性能、加工制造性能等，按照添加硬质相的类型，一般将银基电接触材料主要分为三类：银-金属氧化物、银基假合金和银基合金。一般的银基假合金复合材料有银钨、银镍、银铁等，它们不仅拥有合成材料的优良性能，还具有各组元材料的特性，如优良的抗电弧侵蚀性、耐摩擦磨损、抗熔焊性和低而稳定的接触电阻等，在整个电触头材料体系中占有重要的地位，这种复合材料还能充分发挥组元材料的协同作用，使材料设计有很大的自由度。

目前，块体银钼假合金材料一般采用粉末冶金法、熔渗、机械合金化、混粉烧结等方法制备，无论在固态，还是在熔融态，二者均不互溶，由于混合焓为正，且物化性质相差很大，混合后不发生反应，各自保持本征特性。中国专利(公布号：CN 111048339 A，一种表面具有连续抗氧化层的银钼电触头的制作方法及其产品)提出采用粉末冶金熔渗工艺制备银钼电接触头，经过表面处理形成连续抗氧化的碳化钼层，解决了由于钼在湿热环境下易被氧化造成的电阻高升甚至不导通的现象。中国专利(公布号：CN 110000374A，一种银钼触头材料的制备工艺及其产品)提出采用熔渗工艺制备了银钼电接触材料，主要是在钼颗粒外包裹银层，得到单分散的核壳钼-银材料，然后受压成型为电接触材料。

上述制备技术得到的是块体银钼复合材料，由于银和钼均是稀贵金属，成本高，难以满足电子电器领域高性能、低成本的要求。

银钼是一种难混溶体系，在平衡条件下互不固溶、互不化合，从而能形成两种单质相存在的假合金。但在非平衡条件下，如磁控溅射、离子束溅射、电子束蒸发等方法沉积薄膜时，难混溶体系多会形成亚稳态固溶体，不会形成平衡条件下(熔化、粉末冶金等)的假合金，而固溶体尽管硬度高，但导电性能较差，不适宜用作电接触材料涂层。因此要将银钼合金制成类似于假合金的薄膜才有可能用作电接触材料涂层。

发明内容

本发明提供了一种银钼合金薄膜及其制备方法与应用，通过物理气相沉积方法制备含纯银相的银钼合金薄膜，使银钼合金薄膜具有高的耐磨性和良好的导电性，在提高材料性能的同时，降低成本。

为了达到上述目的，本发明提供了一种银钼合金薄膜，所述薄膜中包括纯银相和银固溶于钼的固溶体相。

优选地，所述薄膜中，钼的原子百分含量为：50～89at.％。

优选地，所述固溶体相中，银的固溶度小于10at.％。

优选地，所述薄膜厚度为：0.1～30μm。

本发明还提供了采用双靶聚焦共沉积法在任意无机材料衬底上制备上述银钼合金薄膜的方法，其中双靶分别为纯钼靶和纯银靶。

优选地，聚焦共沉积法包括磁控溅射和离子束溅射中的一种。

优选地，所述钼靶和银靶的溅射功率比：为0.7～0.9。