电触头材料及其制造方法技术

本发明专利技术的目的是提供电触头材料及其制造方法；该材料具有优良的抗腐蚀、接触电阻、抗弯强度、弹性和韧性性能。将至少一种选自贵金属、锡或锡基合金的金属全部或局部地镀覆在一种带状包镍不锈钢基体上。在不同试样上进行各种评定试验并评价试验结果，这些试验包括接触电阻测量、盐雾试验、二氧化硫试验、二氧化硫和硫化气体的混合气体试验和抗弯强度试验，试验结果表明，该材料在冲压成型加工之后，可以免除抗腐蚀后处理，特别适合用于中等电流和中等电压领域。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及包括接插件、开关等的接触元件。更准确地说，本专利技术是关于电触头材料及其制造方法，以提供一种具有优良抗腐蚀性，良好接触电阻，良好抗弯断裂强度，优异弹性和良好韧性的材料，使该材料适合在弱和中等电流电压应用场合。按照惯例，铜和铜基合金，包括黄铜、磷青铜、铍铜合金、钛铜合金和无氧高层电性铜，在如接插件和开关之类元件中已被广泛用作电触头材料。由于黄铜的价格比其他类型的铜基合金低，因此它被广泛用作比弹性不大的电触头材料。相反，铍铜合金用于要求具有优异弹性的高度可靠的电触头材料。但是，这种材料比较昂贵，因而使由这种材料制造的元件也相应昂贵。钛铜合金具有良好的耐热性，而无氧高导电性铜显示良好的韧性。一般地说，上述各种类型的铜基合金足以在多种应用场合中用作电触头材料，然而它们都有某些被本专利技术所克服的缺点。例如，如果上述铜基合金用作电接触器材料，而不再利用表面处理，那末这些触点表面会容易被硫化作用和氧化作用损坏。因此，这些元件只能在电流强到足以破坏上述硫化物或氧化物的场合中使用。在弱电流应用场合中，除锡外，包括金或钯的贵金属也往往直接镀覆在铜基合金元件上，以防止元件被腐蚀。但是，由于在工作状态下产生的热变化或缓慢变化，后-->来在铜基合金基体和所镀膜层之间发生相互扩散反应。在通常情况下，也可以采用镀镍，它在铜基合金基体和上述镀层之间充当中间层。这样就防止了相互扩散作用，并改进了电接触元件的硬度，并提高其耐磨性。使用镀镍的铜基合金来制造电触头的方法，通常采用两种方式进行。第一种方式包括，对整个带状铜基合金基体镀镍，再全部或部分镀锡或锡基合金，接着以压制成形技术制成电触头。第二种方式包括，对已通过压制成形法将原始带状铜基合金制成电触头的基体镀镍，接着将电触头全部或局部地镀某种贵金属、锡或某种锡基合金。近来，由于对低价格电触头的需要量不断增加，趋必将部分镀覆应用到电触头上。因此，在高强度应用情况下，除接触部分外，对装置的许多部件都进行钎焊镀覆。但是，在短间矩接触或三维接触，或者在某种连续环形镀覆冲压成形的部件中侧膜不得不十分靠近的情况下，由于使用典型的液面控制方法时所产生的弯液面作用，部件两侧上的膜就会搭接起来。为了克服冲压成形部件的上述问题，已经使用数种成形方法，其中包括涂保护层、遮蔽法、扁条遮蔽法、带遮蔽法、转筒遮蔽法、刷镀法、夹具遮蔽法等等。但是，当使用已知的遮蔽材料或遮蔽夹具时，难以控制和保持成形精确度。由于起始成本占了生产成本的大部分，因此不是成本影响这些方法在少量生产各种类型电触头中的应用。为了解决伴随冲压成形产品而产生的上述问题，趋必通过对容易遮蔽的带状基体施镀来制造接触部件，接着通过压制成形步骤来制成成品电触头。对于起初在带状基体上镀覆再进行压制成形的铜基电触头元件还存在其他各种问题，即铜基合金在破裂部位会容易暴露，-->这种破裂部位一般是在压制成形过程中形成的。外露的基体还容易受到硫化作用或氧化作用污染。视电触头将会在其中暴露的环境的腐蚀性情况而定，铜基合金基体可能严重腐蚀，因而腐蚀会扩展至电触头，使触点受到污染，导致接触失灵。为了暂时克服这些问题，往往使用一种方法，借助这种方法在冲压成形的元件涂上一种抗腐蚀剂或一种有防止腐蚀作用的润滑油。然而，尽管这些涂料膜能够暂时防止腐蚀，但是不能长期保持免遭不良环境的影响。此外，还有一种与上述方法有关的缺点，也就是必须用一种不希望的有机溶剂例如1，1，1-三氯乙烯来溶解抗腐蚀剂或润滑油。近来，不锈钢基体已经作为代用电触头材料代替了铜或铜基合金。在不锈钢基体镀镍之后，电触头材料通过全部或者部分用贵金属、锡或锡基合金镀覆镀镍基片，或者用镍直接镀覆不锈钢基片。为了用镍镀覆不锈钢基体，需使用一种Watt镀液来局部浸蚀基体并在其上引起点蚀，该Watt镀液是含有盐酸的本质上是强酸性的镀镍液。借助镀镍难以完全覆盖这些蚀点（镀镍的厚度在1.0-5.0μm范围）。正如盐雾试验证明，这些已镀制品的抗腐蚀性低于不锈钢制品。由于用含盐酸的强酸性镀液在不锈钢基体上直接镀金，也会发现类似如上所述关于镀镍的那些问题。尽管近来已研制出从环境角度来看更合适的酸性含硫酸镀液，但是对大多数元件中触点的防腐蚀还是不令人满意。本专利技术的一个目的是提供电触头材料，该电触头材料显示优异的抗腐蚀性、良好的接触电阻、优良的抗弯强度、优异的弹性、良好的韧性及在成形后不需要进行腐蚀保护处理;另一个目的是提供使用这些材料制造产品的方法。-->为了克服上述问题和达到所述目的，开始先用镍或镍基合金包覆不锈钢（下面称作包镍不锈钢材料），然后将贵金属、锡或锡基合金镀覆在上述包镍不锈钢基片上面制成电触头。在本专利技术的第一个实施方案中，包括包镍不锈钢基体的电触头被全部或部分镀覆包括各种贵金属、锡或锡基合金在内的至少一种材料。进而对电触头进行评定并发现在抗腐蚀、接触电阻、抗弯强度、弹性和韧性方面显示出优异的性能。本专利技术的第二个实施方案涉及制造具有优良抗腐蚀性、良好接触电阻、良好韧性和优异弹性的电触头的方法，其中将带状包镍不锈钢基片全部或部分镀覆包括各种贵金属、锡或锡基合金在内的至少一种材料。本专利技术的第三个实施方案描述具有优良抗腐蚀性、良好接触电阻、优良抗弯强度和优异弹性的电触头的制造方法。其中，将冲压成形的包镍不锈钢基体镀覆包括各种贵金属、锡或锡基合金在内的至少一种材料。包镍不锈钢基体材料，可以是用公知技术生产的任何一种材料，包括带状或冲压成形的材料。镀镍厚度在以1.0-5.0μm范围内为佳。以厚度在0.01-10μm范围的贵金属、锡或锡基合金的镀层为佳。用于各种金属的镀液可以使用通常使用的镀液，即用于镀锡的光亮氟硼酸型镀液、用于镀银的碱性氰化物型镀银液、用于镀钯镍的氯化铵型钯镍镀液和用于镀金并含柠檬酸盐缓冲液的酸性硬质钴金合金镀液。因为用于电触头材料的基体是用镍基合金包覆的不锈钢，所以在镀覆过程中由浸蚀引起的腐蚀点的严重程度要比被腐蚀的铜基合金基体或镀镍不锈钢基体小得多。因此，与铜基合金或镀镍不锈钢基体相比，包镍基体具有优良的抗腐蚀性。此外，-->在镀贵金属、锡或锡基合金的基体的冲压过程中，不产生开裂。于是不存在基体材料的暴露部分，并因而没有可能引起腐蚀、污电触头的硫化作用或氧化作用。并且，按本专利技术制造的电触头比用常规方法制造的电触头显示优良的抗弯强度、弹性和韧性。图1（a、b、c）表明用光学显微镜观察到的显微结构，它示出在盐雾试验后电触头表面的腐蚀外观。图2（a、b、c）表明在光学显微镜下观察到的显微结构，它示出在盐雾试验后冲击断裂面的腐蚀外观。图3示出在扫描电子显微镜下观察到的显微结构，它示出在抗弯强度试验后试样的弯曲部分。实施方案1将带状包镍不锈钢基片（即用3μm厚镍包覆的AISI    304不锈钢基片，其大小是宽15.5mm×长50mm×0.2mm）于50℃温度下、在一种碱性氰化物除油溶液中、在6V下电解除油15秒钟，然后将不锈钢基片浸入室温下的10%硫酸溶液中30秒钟，使之活化，并使用含柠檬酸盐缓冲液的酸性硬质钴金镀液镀0.2μm厚的金。然后将镀过的样品切成30mm长，再对其进行下述试验。1）接触电阻试验：使用开路电压50mV，测量用直流10mA，载荷10g的接触电阻计（KS    Component 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种显示优良抗腐蚀、接触电阻，抗弯强度、弹性和韧性性能的电触头材料，该材料包括一种包镍不锈钢基体和至少一种至少局部地镀覆在其上的其他镀层，该镀层选自由贵金属、锡和锡基合金组成的组。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 1992-12-17 355,082/921、一种显示优良抗腐蚀、接触电阻，抗弯强度、弹性和韧性性能的电触头材料，该材料包括一种包镍不锈钢基体和至少一种至少局部地镀覆在其上的其他镀层，该镀层选自由贵金属、锡和锡基合金组成的组。2、一种显示优良抗腐蚀、接触电阻、抗弯强...

【专利技术属性】
技术研发人员：斋藤齐，山下祯司，中宏男，井上章吾，
申请(专利权)人：株式会社山王，日本金属工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]