專利名稱：銀-石墨電接觸復合鍍層及其制備方法
技術領域：
發明涉及一種銀-石墨復合材料及其制備方法，特別是一種銀-石墨電接觸復 合鍍層及其制備方法，屬于金屬材料技術領域。
背景技術：
工業上廣泛應用銀作為電接觸材料，但純銀硬度低、耐磨性較差、抗熔焊性 較差。銀和石墨的復合不僅具有優良的潤滑性，而且能大幅提高銀的抗氧化性及 抗熔焊性，因此在需要滑動接觸的部件上具有特別的應用優勢。目前工業上主要 采用粉末冶金的方法制備銀-石墨復合材料，存在的問題材料致密度差，石墨分 布不均勻，觸頭電壽命較差，且不能制備形狀復雜的零件。此外據統計，目前世 界上用于觸頭材料的銀占全部用銀量的四分之一。而銀作為一種貴金屬，成本高， 采用復合電鍍的方法制備觸點材料，能減少銀的損耗，且制備方法簡單，在經濟 上有重大的意義。
經對現有技術的茶新，德國Siemens公司在氰化鍍銀體系下開發了復合電鍍 制備銀-石墨復合鍍層的工藝方法，但存在的問題是制備的鍍層表面粗糙、疏松 多孔，導致磨損量大，使用壽命不長。同時由于氰化物是劇毒的，對環境造成巨 大的污染，即將面臨淘汰。
發明內容
本發明針對現有技術的不足，提供一種銀-石墨電接觸復合鍍層及其制備方 法，使其用超聲輔助復合電鍍法在銅基體表面上制備銀-石墨電接觸復合鍍層。 本發明使用的電鍍液無毒害，對環境友好，能大量節省用銀，且工藝簡單，易于 操作，對設備要求低，生產成本低；制備的鍍層表面光潔、致密度高，石墨顆粒 分散均勻，接觸電阻低，硬度高。
本發明是通過以下技術方案實現的
本發明所涉及的銀-石墨電接觸復合鍍層，由銀和石墨兩相組成，其中石墨體積分數為1%-15%，銀的體積分數為85%-99%。物理性能為接觸電阻1. 2mQ-2m Q，硬度70 Hv -100 Hv，致密度達到99.9%以上。
本發明所涉及的銀-石墨電接觸復合鍍層的制備方法，包括以下步驟
第一步、配制復合電鍍液。
復合電鍍液主要成分為甲垸磺酸銀0. 05 M/L -0. 5M/L, 丁二酰亞胺0. 15 M/L -1.5M/L,硼酸0.5 M/L -0. 5M/L， pH值8-11，溶液中石墨含量2 g/L-50g/L。 第二步、石墨顆粒分散。
在第一步得到得電鍍液中加入十二垸基聚氧乙烯醚(BRIJ35) 2g/L作為石 墨膠體的分散劑，然后攪拌10分鐘-30分鐘使其充分溶解，然后將復合電鍍液 置于超聲槽中超聲處理10分鐘-30分鐘，使溶液中的石墨膠體充分分散。
第三步、基體預處理。
配置除氧化膜混合酸:體積百分比為H2S04:HN03:HC1=90: 9: 1。 將基體銅件置于丙酮溶液中，在超聲槽中除油5分鐘-15分鐘。 然后在混合酸中除氧化膜，酸洗時間為1秒_5秒。 第四步、復合電鍍
將經過第三步預處理過的銅件作為陰極，置于第二步所制備的復合電鍍液 中，采用超聲作用在陰極表面，超聲頻率20KHz-45KHz，超聲功率為 5W/cm2-250W/cm2，電流密度范圍0. 5-6A/dm2 ，溫度35-80。C， pH 8-11，電鍍時 間10-60分鐘，陽極采用銀板。電鍍結束得到銀-石墨電接觸復合鍍層。
本發明采用環保型復合電鍍工藝制備銀-石墨復合電接觸鍍層，厚度可達 10-100 pm，硬度為70-100Hv。此工藝主要優點是電鍍液環保無毒害，超聲能 促進石墨顆粒的均勻分布，在超聲作用下制備的復合鍍層表面平整、致密度高。 采用復合電鍍的方法制備的銀-石墨復合材料相對于粉末冶金、擠壓燒結等方法 能大量節省用銀，工藝簡單，生產成本低。
具體實施例方式
下面對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案為前提下 進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限 于下述的實施例。
實施例1第一步，配制復合電鍍液:配制的電鍍液參數為甲烷磺酸銀0.05M/L， 丁 二酰亞胺O. 25M/L,硼酸0.05M/L，石墨含量10g/L， pH 8。
第二步，石墨顆粒的分散在復合電鍍液中加入分散劑含量2g/L (十二烷 基聚氧乙烯醚)，然后攪拌IO分鐘使其充分溶解，然后將復合電鍍液置于超聲槽 中超聲處理10分鐘，使溶液中的石墨膠體充分分散。
第三步，基體預處理
配置除氧化膜混合酸體積百分比為H2S04:HN03:HC1=90: 9: 1。
將基體銅件置于丙酮溶液中，在超聲槽中除油5分鐘，然后在混合酸中酸洗
1秒除氧化膜。
第四步，復合電鍍
將預處理過的銅件作為陰極，置于石墨顆粒分散好的復合電鍍液中，采用超
聲作用在陰極表面。超聲頻率20KHz，超聲功率密度200 W/cm2，電流密度 0.5A/dm2，溫度35'C，陽極采用銀板，電鍍時間60分鐘，得到石墨體積百分比 1%，硬度為97Hv，接觸電阻1. 6 mQ的復合鍍層。 實施例2
第一步，配制的電鍍液參數為
甲烷磺酸銀0. 15M/L， 丁二酰亞胺0. 75M/L，硼酸0. 15M/L，石墨含量30g/L， pH 10。
第二步，石墨顆粒的分散-
在復合電鍍液中加入分散劑2g/L (十二烷基聚氧乙烯醚)，然后攪拌20分 鐘使其充分溶解，然后將復合電鍍液置于超聲槽中超聲處理20分鐘，使溶液中 的石墨膠體充分分散。
第三步，基體預處理
配置除氧化膜混合酸體積百分比為H2S04:HN03:HC1=90: 9: 1。 將基體銅件置于丙酮溶液中，在超聲槽中除油10分鐘，然后在混合酸中酸 洗3秒除氧化膜。
第四步，復合電鍍
將預處理過的銅件作為陰極，置于石墨顆粒分散好的復合電鍍液中，釆用超 聲作用在陰極表面。超聲頻率30KHz，超聲功率密度5 W/cm2，電流密度3A/dm2，溫度5(TC，陽極采用銀板，電鍍時間20分鐘，得到石墨體積百分比15%,硬度為 77Hv，接觸電阻1. 7 mQ的復合鍍層。 實施例3
第一步，配制的電鍍液參數為甲烷磺酸銀0.5M/L， 丁二酰亞胺1.5M/L， 硼酸0.5M/L，石墨含量50g/L ， pH 11。 第二步，石墨顆粒的分散
在復合電鍍液中加入分散劑2g/L (十二烷基聚氧乙烯醚)，然后攪拌30分 鐘使其充分溶解，然后將復合電鍍液置于超聲槽中超聲處理30分鐘，使溶液中 的石墨膠體充分分散。
第三步，基體預處理
配置除氧化膜混合酸體積百分比為H2S04:HN03:HC1=90: 9: 1。 將基體銅件置于丙酮溶液中，在超聲槽中除油15分鐘，然后在混合酸中酸 洗5秒除氧化膜。
第四步，復合電鍍
將預處理過的銅件作為陰極，置于石墨顆粒分散好的復合電鍍液中，采用超
聲作用在陰極表面。電流密度4A/dm2，溫度80'C，電鍍時間15分鐘，超聲頻率 45KHz，超聲功率密度21 W/cm2，陽極采用高純銀板，得到石墨體積百分比7%， 硬度為84Hv，接觸電阻1. 3 mQ的復合鍍層。 實施例4
第一步，配制的電鍍液參數為甲烷磺酸銀O. 1M/L， 丁二酰亞胺0. 25M/L， 硼酸O. 1M/L，石墨含量40 g/L ， pH 10。 第二步，石墨顆粒的分散
在復合電鍍液中加入分散劑2g/L (十二烷基聚氧乙烯醚)，然后攪拌30分 鐘使其充分溶解，然后將復合電鍍液置于超聲槽中超聲處理30分鐘，使溶液中 的石墨膠體充分分散。
第三步，基體預處理
配置除氧化膜混合酸體積百分比為H2S04:HN03:HC1=90: 9: 1。
將基體銅件置于丙酮溶液中，在超聲槽中除油15分鐘，然后在混合酸中酸 洗5秒除氧化膜。第四步，復合電鍍
將預處理過的銅件作為陰極，置于石墨顆粒分散好的復合電鍍液中，采用超
聲作用在陰極表面。電流密度6A/dm2，溫度8(TC，電鍍時間15分鐘，超聲頻率 20KHz，超聲功率密度100 W/cm2，陽極采用高純銀板，得到石墨體積百分比2%， 硬度為100 Hv，接觸電阻1. 5 mQ的復合鍍層。
權利要求
1、一種銀-石墨電接觸復合鍍層，其特征在于，由銀和石墨兩相組成，其中石墨體積分數為1％-15％，銀的體積分數為85％-99％。
2、 根據權利要求l所述的銀-石墨電接觸復合鍍層，其特征是，接觸電阻為 1.2 mQ-2mQ，硬度為70 Hv -100Hv，致密度達到99. 9%以上。
3、 一種如權利要求1所述的銀-石墨電接觸復合鍍層的制備方法，其特征在 于，包括以下步驟第一步，配制復合電鍍液復合電鍍液成分為甲垸磺酸銀0. 05 M/L -0. 5M/L， 丁二酰亞胺0.15 M/L -1.5M/L，硼酸0.5 M/L -0.5M/L，溶液中石墨含量2 g/L-50g/L;第二步，石墨顆粒分散在第一步得到得電鍍液中加入十二垸基聚氧乙烯醚 作為石墨膠體的分散劑，攪拌使其充分溶解，然后將復合電鍍液置于超聲槽中超 聲處理，使溶液中的石墨膠體充分分散；第三步，基體預處理將基體銅件置于丙酮溶液中，在超聲槽中除油，然后 在混合酸中除氧化膜；第四步，復合電鍍將經過第三步預處理過的銅件作為陰極，置于第二步所 制備的復合電鍍液中，采用超聲作用在陰極表面，陽極采用銀板，電鍍結束得到 銀-石墨電接觸復合鍍層。
4、 根據權利要求3所述的銀-石墨電接觸復合鍍層的制備方法，其特征是， 第二步中，所述復合電鍍液，其pH值為8-11。
5、 根據權利要求3所述的銀-石墨電接觸復合鍍層的制備方法，其特征是， 第二步中，十二烷基聚氧乙烯醚加入量為2g/L，攪拌時間為10分鐘-30分鐘， 超聲處理時間為10分鐘-30分鐘。
6、 根據權利要求3所述的銀-石墨電接觸復合鍍層的制備方法，其特征是， 第三步中，除油時間為5分鐘-15分鐘；在混合酸中除氧化膜，酸洗時間為l秒 _5秒。
7、 根據權利要求3或6所述的銀-石墨電接觸復合鍍層的制備方法，其特征 是，第三步中，所述混合酸體積百分比為H2S04:HN03:HC1=90: 9: 1。
8、 根據權利要求3所述的銀-石墨電接觸復合鍍層的制備方法，其特征是， 第四步中，所述復合電鍍，其超聲頻率為20KHz-45KHz，超聲功率為 5W/cm2-250W/cm2。
9、 根據權利要求3或8所述的銀-石墨電接觸復合鍍層的制備方法，其特征 是，第四步中，所述復合電鍍，其電流密度范圍0.5-6A/dm2，溫度范圍35-8(TC。
10、 根據權利要求3或8所述的銀-石墨電接觸復合鍍層的制備方法，其特 征是，第四步中，所述復合電鍍，其pH值8-11，電鍍時間10分鐘-60分鐘。
全文摘要
一種銀-石墨電接觸復合鍍層及其制備方法，屬于金屬材料技術領域。步驟為配制復合電鍍液，石墨顆粒分散，基體預處理，復合電鍍。復合電鍍液成分為甲烷磺酸銀0.05M/L-0.5M/L，丁二酰亞胺0.15M/L-1.5M/L，硼酸0.5M/L-0.5M/L，溶液中石墨含量2g/L-50g/L。所述復合鍍層由銀和石墨組成，其中，石墨的體積百分比為1-15％，銀的體積分數為85-99％，接觸電阻1.2-2mΩ，硬度70-100Hv，致密度達到99.9％以上。本發明電鍍液環保無毒害，超聲能促進石墨顆粒的均勻分布，制備的復合鍍層表面平整、致密度高。
文檔編號C25D3/02GK101256903SQ20081003483
公開日2008年9月3日 申請日期2008年3月20日 優先權日2008年3月20日
發明者張亦杰, 李險峰, 王浩偉, 哲 陳, 馬乃恒 申請人:上海交通大學