一种灭弧室用铜钨电触头材料的表面镀层处理方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106978586A(43)申请公布日2017.07.25(21)申请号201710213877.2C23C14/02(2006.01)(22)申请日2017.04.01C22C27/04(2006.01)(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市碑林区咸宁西路28号(72)发明人宋忠孝薛佳伟杨波高磊雯赖旭李雁淮马飞马大衍陈凯(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人姚咏华(51)Int.Cl.C23C14/16(2006.01)C23C14/35(2006.01)C23C14/58(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种灭弧室用铜钨电触头材料的表面镀层处理方法(57)摘要本发明公开了一种灭弧室用铜钨电触头材料的表面镀层处理方法，包括制备铜钨合金触头材料作为基底材料；机械抛光、清洗烘干；放入真空腔体中在氩气气氛下利用铬靶、镍靶或钛靶在基体上沉积铬层、镍层或钛层；利用铜靶、钨靶在沉积有铬层、镍层或钛层膜层的基底上继续共沉积铜-钨镀层，得到具有一定膜厚的铜钨-钨镀层；在惰性气体与氢气的混合气氛保护中退火，随炉冷却，取出样品，即得铜钨电触头材料表面镀层。这种两相纳米级均匀分布的结构可极大改善烧蚀均匀性和降低烧蚀坑深度，提高使用寿命；同时所具有的纳米晶钨骨架可以提高耐电弧烧蚀能力。本方法设备简单操作方便，效果明显，具有良好的工业化应用前景。CN106978586ACN106978586A权利要求书1/2页1.一种灭弧室用铜钨电触头材料的表面镀层处理方法，其特征在于，包括下述步骤：1)制备铜钨合金触头材料作为基底材料，该基底材料钨重量百分比范围为60wt％～90wt％；2)将该铜钨触头材料表面经机械抛光后，清洗烘干；3)将铜钨合金触头材料置于专用的夹具上，放入真空腔体中并固定在样品台上；装入铜靶、钨靶和X靶，基体表面平行向下，与靶材平面成一定角度放置；对真空腔体抽真空，使腔体达到一定的本底真空度；4)通入氩气并调节气压，分别打开各个靶位的靶电源，在一定功率下辉光清洗靶材表面；启动样品盘自转并以10～20度每秒匀速旋转；调节偏压，打开X靶电源，调节好功率后打开样品台挡板，开始在基体上沉积X膜层；一定时间后关闭X靶，关闭偏压，关闭样品台挡板；5)随后同时打开铜靶与钨靶的直流电源，调节至指定功率配比后，调节气压，调节偏压，打开样品台挡板，开始在沉积有X膜层的基底上继续共沉积铜-钨镀层，一定时间后得到具有一定膜厚的铜钨-钨镀层；6)将得到的铜钨镀层在惰性气体与氢气的混合气氛保护中退火，随炉冷却，待至温度低于80℃以下取出样品，即得铜钨电触头材料表面镀层。2.根据权利要求1所述的一种灭弧室用铜钨电触头材料的表面镀层处理方法，其特征在于，所述步骤1)中，选取热压法、机械合金化法、冷热等静压法、PAS烧结法或熔渗法制备的铜钨触头材料作为基底材料，且其致密度在90％以上。3.根据权利要求1所述的一种灭弧室用铜钨电触头材料的表面镀层处理方法，其特征在于，所述步骤2)中，将铜钨电触头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，使用电吹风烘干。4.根据权利要求1所述的一种灭弧室用铜钨电触头材料的表面镀层处理方法，其特征在于，所述步骤3)中，X靶为铬靶、镍靶或钛靶；真空腔体本底真空度在1×10-5Pa～1×10-3Pa。5.根据权利要求1所述的一种灭弧室用铜钨电触头材料的表面镀层处理方法，其特征在于，所述步骤4)中，沉积X膜层为铬层、镍层或钛层，铬层、镍层或钛层的厚度为30nm～100nm。6.根据权利要求1所述的一种灭弧室用铜钨电触头材料的表面镀层处理方法，其特征在于，所述步骤5)中，沉积过程为共沉积过程；偏压范围为-50～-90V。7.根据权利要求1所述的一种灭弧室用铜钨电触头材料的表面镀层处理方法，其特征在于，所述步骤6)中，惰性气体为氮气或氩气与氢气按照5:1的流量比进行混合气氛保护退火，退火温度在300～500℃，退火时间为1～5h。8.根据权利要求1所述的一种灭弧室用铜钨电触头材料的表面镀层处理方法，其特征在于，调节铜靶和钨靶位的直流电源功率比为(60～180):200W；工作气压范围为：0.3～0.67Pa；在沉积有钛、铬或镍打底层的基底上沉积的铜钨镀层膜厚范围为1μm～10um；得到的铜钨镀层膜中铜、钨的原子比为(1～5):(5～9)。9.根据权利要求8所述的一种灭弧室用铜钨电触头材料的表面镀层处理方法，其特征在于，所得铜钨镀层铜的晶粒大小分布在10～30nm之间，钨的晶粒大小分布在30～50nm之间。2CN1069785