[发明专利]一种改善电触头材料表面接触状态的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电触头材料领域，具体是指一种改善电触头材料表面接触状态的方法。

背景技术

触头材料因其应用场景的特殊性，对表面接触电阻要求非常高。通常来讲，触头材料表面接触电阻比体电阻高一到两个数量级，是影响电气工作发热，甚至触头熔焊的关键因素。触头材料表面的接触电阻主要由两部分组成：金属表层的膜电阻以及由表面粗糙带来的收缩电阻。影响触头材料表面接触电阻的因素有很多，例如：触头材料表面异物及金属氧化层会增加膜电阻；触头材料表面粗糙度提升会增加接触时的收缩电阻；材料表面硬度越高，相同压力下，触头间有效接触面积变小，接触电阻也会增加。

通常，为减小触头材料表面接触电阻，会对材料实施一系列的后处理操作，包括通过清洗去除表面油污，通过酸洗去除表面氧化层，通过研磨降低材料表面粗糙度等等。但是，一方面，常规清洗的去污能力有限，而酸洗后的烘干过程会在材料表面再次形成薄氧化膜；另一方面，常规研磨工艺虽然能够在一定程度上降低材料表面粗糙度，但对于表面微米、亚微米级的峰谷却很难起到作用。综上，常规的触头材料表面处理工艺由于工艺自身的缺陷，在降低材料表面接触电阻上遇到了极大的瓶颈。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种能够降低电触头材料表面接触电阻的一种改善电触头材料表面接触状态的方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是包括以下步骤：

(1)将待处理的电触头材料置于带有等离子体发生装置的容器内；

(2) 在容器中充入等离子气源，开启等离子体发生装置，使电触头材料表面浸没在等离子气氛内；

（3）保持等离子体气氛，通过低温等离子体轰击电触头材料表面，去除电触头材料表面的异物及氧化膜，同时使得电触头材料表层导电金属熔化重结晶；

（4）等离子处理期间，将电触头材料在容器内进行移动或旋转；

（5）关闭等离子体发生装置，取出电触头材料产品。

进一步设置是等离子气氛为氧气、氮气、氢气、氩气中的一种或几种。

进一步设置是等离子体发生装置通过气体辉光放电或介质阻隔放电方式产生等离子气体。

本发明的有益的效果是：

本方法突破了原有触头材料表面处理的瓶颈，进一步大幅降低了材料的表面接触电阻：

1)首先，高能等离子气体具有较大的动能及电离能，作用在触头材料表面，能够将由前序工艺带来的覆盖于触头表面的油污、纤维丝等异物及金属的薄氧化层分解或轰击掉，从而大幅降低触头材料接触膜电阻；

2)其次，高能等离子气体轰击触头材料表面，能够在材料表层产生较高温度，使触头材料表层（深度不超过1um）的导电金属熔化重结晶，从而抹平由前序工艺带来的材料表面微区的峰和谷，大幅降低微区粗糙度，增加有效接触面积，降低收缩电阻；

3)再次，触头表面导电金属熔化重结晶过程中，由前序工艺带来的材料内部的加工应力得到有效释放，同时该区域材料内部的位错、微孔等加工缺陷得到很大程度上的修补，从而有效降低了触头表层导电金属硬度，增加了开关闭合时触头间的有效接触面积，降低接触电阻，同时基本不影响基体材料硬度；

4)最后，本方法不消耗水资源，不使用乙醇、去油剂等化学试剂，环境友好。

下面结合具体实施方式对本发明做进一步介绍。

附图说明

图1 本实施例1处理前后对照图（图1中，左图为处理后，右图为处理前）；

图2本实施例1处理前后触点表面接触电阻的变化关系图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，该领域的技术工程师可根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

实施例一：

将5Kg的电触头材料产品平铺于石英玻璃器皿中，置于带有等离子体发生装置的腔体内；将腔体密封，抽真空至腔内气压<1Pa；保持真空泵开启，向腔内通入空气，通过质子流量计将气体总流量控制在60sccm，同时通过控制真空泵，保障腔内气压稳定在200~300Pa；开启等离子体发生装置的射频发生装置，向密封腔施加频率为13.56MHz的射频电场，射频电场功率设置为200w，腔体内产生稳定的等离子气体，持续时间10min后，关闭射频电场；停止通入气体，缓慢解除真空，取出产品。

实施例二：

将10Kg的电触头材料产品分成5份，分别平铺于5支石英玻璃器皿中，置于带有等离子体发生装置的腔体内；将腔体密封，抽真空至腔内气压<1Pa；保持真空泵开启，向腔内通入氩气及氢气的混合气体，通过质子流量计将氩气气体流量控制在60sccm，氢气流量控制在20sccm，同时通过控制真空泵，保障腔内气压稳定在300~350Pa；开启射频发生装置，向密封腔施加频率为13.56MHz的射频电场，射频电场功率设置为300w，腔体内产生稳定的等离子气体，持续时间25min后，关闭射频电场；停止通入气体，缓慢解除真空，取出产品。