[发明专利]耐电弧烧蚀的开关触点及其制备方法

说明书

  

技术领域

本发明具体涉及一种电力或电子产品中的开关或电路中两个导体之间可通过相互接触从而可供电流通过的零部件（也就是电触头或触点）及其制备方法。 

背景技术

电触头或触点是开关或电路中两个导体之间通过相互接触从而可供电流通过的重要零部件，承担接通、承载和分断正常电流和故障电流的功能，其质量和使用寿命直接决定着整个开关或电路的质量和使用寿命。电触头或触点主要应用于继电器、接触器、空气开关、限流开关、电机保护器、微型开关、仪器仪表、电脑键盘、手持机、家用电器、汽车电器（车窗开关、后视镜开关、灯开关、起动电机等负荷开关）、漏电保护开关等。电触点或触点的制备材料很多，主要有银、银镍、银氧化铜、银氧化镉、银氧化锡、银氧化锡氧化铟、银氧化锌、紫铜、黄铜、磷铜、青铜、锡铜、铍铜、铜镍、锌白铜、不锈钢等。 

在汽车电器、家用电器、电脑键盘和手持机等设备中，其开关部件常常是设有触点的印刷电路板（PCB）和设有触点的橡胶按键的组合。PCB上的圆形触点，被一条直线或曲线（如S型曲线）分割成不导通的两半。按键上的触点是不用分割的圆形。用按键上的一个相同直径的圆形触点，与PCB上的一个圆形触点作面对面的接触，就可以接通PCB上的一个电路。按键上的触点材料，是导电橡胶或金属。导电橡胶触点与PCB触点相接触时的接触电阻较大，导电橡胶触点不适用于接通电流较大（例如电流大于50毫安）的PCB电路。金属触点与PCB触点相接触时的接触电阻较小，金属触点既可以用于接通电流较小的PCB电路，也可以用于接通电流较大的PCB电路。但目前金属触点存在耐化学品腐蚀、耐电弧烧蚀性能不理想、制作成本高从而使其应用受到限制等问题。 

在大气中，开关元件在接通电路或分断电路时常产生电火花或电弧。开关电弧现象的存在，将使触点受到氧化和烧蚀，并且可能使空气中的有机质碳化从而产生积碳，使开关的接触电阻逐渐增大甚至断路。 

各种纯金属中以钨的熔点最高。熔点高于1850℃的纯金属分别是：钨（熔点3410℃）、铼（熔点3180℃）、锇（熔点3045℃）、钽（熔点2996℃）、钼（熔点2610℃）、铌（熔点2468℃）、铪（熔点2227℃）、钒（熔点1900℃）、铬（熔点1875℃）和锆（熔点1852℃）。难熔金属有较低的蒸气压，在真空高温下有较低的蒸发速率。难熔金属较低的蒸气压和蒸发速率，是我们选择它们的合金作为触点材料的一个考虑因素。 

难熔金属合金的制备方法有粉末冶金法、真空电弧熔炼法和真空电子轰击熔炼法等。以粉末冶金法应用最广泛，因为该法工艺简单并能获得晶粒细小的合金坯锭而有利于进一步的塑性加工。粉末冶金法主要工艺是：将难熔金属粉末（例如钨粉和钼粉）依比例进行机械混合；通过机械压机或等静压机压制成原坯；再在通氢的高温烧结炉中烧结成合金坯锭。烧结温度随钨含量的增加而提高，其范围在2150～2300℃之间。最后将烧结坯锭经轧制或锻造成材。用这些方法制备难熔金属的合金，都需要较为昂贵的设备，所制得的难熔金属合金的形状也是有形状的。采用最广泛使用的粉末冶金法，较难制得厚度较小的难熔金属合金的薄片（特别是钨合金薄片）。如果将较厚的难熔金属合金的薄片，直接用于生产金属触点，不仅将增大金属触点的原材料成本，而且由于难熔金属合金的硬度大，进行分割或冲切加工困难。 

申请专利号为201220499100.X的专利文件公开了“一种三层复合电触点”，该触点是在铜基触点本体的接触面上镀一层银，使得触点的导电性能更好，且比完全采用银制成要节省生产成本。虽然银的导电性和传热性在所有的金属中都是最高的，但银的耐大气腐蚀性能较差、耐盐雾性能较差。银易与大气中的硫化氢(H₂S)反应生成黑色的硫化银。银作为点触点使用，虽然初始表面电阻小，但其在大气中的使用寿命也受到限制。虽然镀银的成本比较低，但银也是贵金属之一。另外，在这样的电触点中，没有橡胶层，因此，这种电触点不适于与橡胶进行热硫化粘合和热硫化成型从而制成含有电触点的橡胶按键。只有含有橡胶层的触点，或者全部由导电橡胶构成的触点，才可能顺利与其它橡胶进行热硫化粘合和热硫化成型从而制成含有触点的橡胶按键，而不会在热硫化粘合和热硫化成型过程中产生溢胶、粘合不良等质量问题。