一种梯度结构铜基复合电接触材料的制备方法.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CN112992425A(43)申请公布日2021.06.18(21)申请号202110202469.3(22)申请日2021.02.24(71)申请人烟台万隆真空冶金股份有限公司地址264006山东省烟台市经济技术开发区广州路中山街7号(72)发明人王鲁宁汤德林王肇飞崔华春宋涛林才曲德猛(74)专利代理机构烟台上禾知识产权代理事务所(普通合伙)37234代理人高峰(51)Int.Cl.H01B13/00(2006.01)H01H11/04(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种梯度结构铜基复合电接触材料的制备方法(57)摘要本发明公开了一种梯度结构铜基复合电接触材料的制备方法，包括对基体的预处理、溅射镀铜处理和反应共溅射处理等步骤。本发明利用磁控溅射的办法在QTi3.5表面制备出Cu/TiN/Ni‑Cu‑Re的复合涂层，通过具有良好化学稳定性和导电性的TiN涂层和具有良好自润滑性的Ni‑Cu‑Re粒子相结合，获得具有厚度可控、导电性好的耐磨复合涂层，同时保留了QTi3.5基体的优良性能，并且通过制备纯铜过渡涂层有效减缓了不同涂层之间的界面应力，提高了涂层与基体以及不同涂层间的结合力，获得综合性能良好的电接触材料，从而提高其服役寿命。CN112992425ACN112992425A权利要求书1/1页1.一种梯度结构铜基复合电接触材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对QTi3.5基体进行机械抛光处理并依次在丙酮溶液和无水乙醇溶液中超声清洗；(2)将经过步骤(1)预处理的QTi3.5基体置于密闭真空腔体顶部，底部放置氧化锆球，对QTi3.5基体进行机械研磨处理；(3)将步骤(2)处理后的QTi3.5基体先置于丙酮溶液中超声清洗，再置于混合酸溶液中清洗；(4)将步骤(3)处理好的QTi3.5基体夹持在磁控共溅射系试样台上，调整QTi3.5基体中心与工业纯钛TA1靶、工业纯铜T1靶和Ni‑Cu‑Re靶表面中心夹角相等、距离相等；(5)采用三靶磁控溅射系统，将溅射室抽真空后打开加热电源加热试样台开始升温，打开控制阀门充入氩气，打开铜靶直流电源对纯度不低于99.95wt％的铜靶进行溅射处理，在QTi3.5基体表面形成一层纯铜过渡涂层；(6)关闭工业纯铜T1靶直流电源和上方挡板，关闭QTi3.5基体试样台挡板装置，打开工业纯钛TA1靶和Ni‑Cu‑Re靶上方挡板，调节氩气气压，打开工业纯钛TA1靶射频电源和Ni‑Cu‑Re靶射频电源，调节工业纯钛TA1靶射频电源功率和Ni‑Cu‑Re靶射频电源功率，进行溅射清洗，打开阀门充入氮气，打开QTi3.5基体试样台挡板装置，调节工业纯钛TA1靶射频电源功率和Ni‑Cu‑Re靶射频电源功率，进行反应共溅射，制得QTi3.5/Cu/TiN/Ni‑Cu‑Re梯度复合涂层；(7)将步骤(6)制备所得QTi3.5/Cu/TiN/Ni‑Cu‑Re梯度复合涂层置于真空炉中退火处理，即得。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，丙酮溶液中超声清洗10‑15min，无水乙醇溶液中超声清洗5‑10min；步骤(2)中，表面机械研磨处理时间为20‑60min；步骤(3)中，QTi3.5基体在丙酮溶液中超声清洗时间为10‑15min，在混合酸溶液中清洗时间为5‑10s，混合酸洗溶液质量配比H2SO4:HNO3:超纯水为5:3:2；步骤(5)中，溅射处理时间为3‑5min；步骤(6)中，溅射清洗时间为8‑15min，反应共溅射时间为40‑80min；步骤(7)中，退火时间为90‑150min。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，氧化锆球数量为180‑220颗，球体直径为4‑6mm；步骤(4)中，夹角为50‑75°，距离为60‑90mm。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中，升温至100‑150℃；步骤(7)中，退火温度为300‑460℃。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，机械研磨处理的振动频率为40‑60Hz；步骤(5)中，铜靶直流电源功率为150‑200W；步骤(6)中，溅射清洗时，工业纯钛TA1靶射频电源功率为150‑250W，Ni‑Cu‑Re靶射频电源功率为120‑160W，反应共溅射时，工业纯钛TA1靶射频电源功率为180‑250W，Ni‑Cu‑Re靶射频电源功率为140‑180W。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中，溅射室真空度≤6×10‑3Pa，氩气压力为3‑5Pa；步骤(6)中，氩气压力为0.5‑1.8Pa，氮气流量为20‑50sccm；步骤(7)中，真空炉真空度≤3×10‑2Pa。2CN1129924