一种在CuCr触头表面形成CuCr涂层的电弧离子镀方法
一种在CuCr触头表面形成CuCr涂层的电弧离子镀方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在CuCr触头表面形成CuCr涂层的电弧离子镀方法，属于表面工程领域。
【背景技术】
[0002]电触头是电力开关的核心元件，负担接通或断开电路及负载电流的任务，决定了开关的断开能力和接触可靠性。CuCr合金做为触头材料的发明是电力开关发展史上的重要突破，它极大地提高了真空开关的性能，经过数十年的持续研宄和发展，CuCr合金已经基本取代了其它材料，成为中高压大电流真空开关的首选材料。
[0003]现有技术中有时为了为了提高电触头的抗电蚀、抗磨损能力，经常采用在触头表面做复合镀等尝试，但对环境有污染且工艺较复杂，能耗较大。渗金属方法可在触头表面制备涂层，但由于渗金属工艺温度高，工件畸变大，从而使用受到限制。最遗憾的是，现有技术中未见有关于在CuCr触头形成涂层的任何记载，因此亟需解决该问题。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是针对上述缺陷，提供一种在CuCr触头表面形成CuCr涂层的电弧离子镀方法。该方法不仅可以提高触头材料的表面粗糙度，还可以避免机加工产生的毛刺对其开断性能的影响。
[0005]本发明解决其技术问题采用的技术方案如下:在CuCr触头表面形成CuCr涂层的电弧离子镀方法，其特征在于包括:
[0006]I)将CuCr触头依次浸入盛有碳氢清洗剂与酒精的槽中，进行超声波振动清洗，清洗完成后将CuCr触头送入烘道进行热风风干；
[0007]2)将经步骤I)处理的CuCr触头置于配有电弧的镀膜机的真空腔体之内，抽真空至1.5X10_2Pa以下，通入氩气作为离化气体至20-25Pa，打开脉冲偏压电源，辉光放电5-10min产生等离子体，对CuCr触头表面进行活化清洗；
[0008]3)清洗完毕后沉积Cr过渡层，选用Cr柱靶作为电弧离子镀靶材，先将其用丙酮清洗去除油污和杂质，靶基距离为100-120mm，以氩气作为离化气体，基体附加负偏压450-550V，由辉光放电10-15min，沉积Cr过渡层后关闭；
[0009]4)电弧离子镀靶材选择CuCr，加工成62mmX40mm的水冷弧靶材，靶材数量为2_5个，先将其用丙酮清洗去除油污和杂质，靶基距离均为150-165_，接通弧光电源，引弧钩与靶材之间产生弧光放电，单靶工作电流为50-70A，电弧蒸发出的靶材粒子沉积在CuCr触头表面，形成均匀镀覆的CuCr涂层，时间80-100min，由镀膜厚度而定；
[0010]5)进行退火处理，然后自然冷却至室温即可。
[0011 ] 优选的，所述CuCr触头和CuCr革E材中的Cr含量为30wt % -40wt %。
[0012]在上述任一方案中优选的是，在步骤3)中，腔体气压为0.4-0.8Pa，溅射电流为50-100A，过渡层厚度为100-300nm。
[0013]在上述任一方案中优选的是，在步骤4)中，腔体气压为0.4-0.8Pa，脉冲负偏压为450-550V，CuCr 涂层厚度为 3-10 μ m。
[0014]在上述任一方案中优选的是，在步骤5)中，退火温度为300?500°C，升温速度5?15°C /min，保温时间为I?2h。
[0015]本发明的有益效果:
[0016]1.可通过靶材数量和镀膜时间来控制涂层厚度，通过靶材的Cr含量控制涂层成分，且靶材的Cr含量不受限制；电弧离子镀获得的CuCr涂层，不仅可以提高触头材料的表面粗糙度，还可以避免机加工产生的毛刺对其开断性能的影响。
[0017]2.通过电弧离子镀工艺可以获得不同厚度的CuCr涂层，3-10 μπι厚的涂层即可满足触头材料的使用要求。薄膜的致密度提高，金属离化率高，有利于薄膜的均匀性且靶材利用率较高等。
[0018]3.经本发明方法处理的CuCr触头表面硬度、电导等性能得到改善，从而进一步提高了触头材料的电性能。
[0019]4.该方法不仅沉积速率高，而且还节能、节材、无污染；用该方法加工的产品，经抛光后色泽光亮。
[0020]附图简要说明
[0021]通过下面结合附图的详细描述，本发明前述的和其他的目的、特征和优点将变得显而易见。
[0022]图1为涂层表面的SEM形貌图；
[0023]图2为涂层表面的另一 SEM形貌图。
【具体实施方式】
[0024]以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步描述。
[0025]实施例1
[0026]在CuCr触头表面形成CuCr涂层的电弧离子镀方法，其特征在于包括:
[0027]I)将CuCr触头依次浸入盛有碳氢清洗剂与酒精的槽中，进行超声波振动清洗，清洗完成后将CuCr触头送入烘道进行热风风干；
[0028]2)将经步骤I)处理的CuCr触头置于配有电弧的镀膜机的真空腔体之内，抽真空至1.5Χ 10_2Pa以下，通入氩气作为离化气体至20Pa，打开脉冲偏压电源，辉光放电1min产生等离子体，对CuCr触头表面进行活化清洗；
[0029]3)清洗完毕后沉积Cr过渡层，选用Cr柱靶作为电弧离子镀靶材，先将其用丙酮清洗去除油污和杂质，靶基距离为100mm，以氩气作为离化气体，基体附加负偏压550V，由辉光放电lOmin，沉积Cr过渡层后关闭；其中，腔体气压为0.8Pa，溅射电流为50A，过渡层厚度为300nm ；
[0030]4)电弧离子镀靶材选择CuCr，加工成62mmX40mm的水冷弧靶材，靶材数量为2个，先将其用丙酮清洗去除油污和杂质，靶基距离均为165_，接通弧光电源，引弧钩与靶材之间产生弧光放电，单靶工作电流为50A，电弧蒸发出的靶材粒子沉积在CuCr触头表面，形成均匀镀覆的CuCr涂层，时间lOOmin，由镀膜厚度而定；其中，腔体气压为0.4Pa，脉冲负偏压为550V，CuCr涂层厚度为3 μ m。
[0031]5)进行退火处理，然后自然冷却至室温即可。其中，退火温度为500°C，升温速度5 0C /min，保温时间为2h。
[0032]所述CuCr触头和CuCr靶材中的Cr含量为30wt %。
[0033]实施例2
[0034]在CuCr触头表面形成CuCr涂层的电弧离子镀方法，其特征在于包括:
[0035]I)将CuCr触头依次浸入盛有碳氢清洗剂与酒精的槽中，进行超声波振动清洗，清洗完成后将CuCr触头送入烘道进行热风风干；
[0036]2)将经步骤I)处理的CuCr触头置于配有电弧的镀膜机的真空腔体之内，抽真空至1.5 X 10 2Pa以下，通入氩气作为离化气体至25Pa，打开脉冲偏压电源，辉光放电5min产生等离子体，对CuCr触头表面进行活化清洗；
[0037]3)清洗完毕后沉积Cr过渡层，选用Cr柱靶作为电弧离子镀靶材，先将其用丙酮清洗去除油污和杂质，靶基距离为120mm，以氩气作为离化气体，基体附加负偏压45 0V，由辉光放电15min，沉积Cr过渡层后关闭；其中，腔体气压为0.4Pa，溅射电流为100A，过渡层厚度为10nm ；
[0038]4)电弧离子镀靶材选择CuCr，加工成62mmX40mm的水冷弧靶材，靶材数量为5个，先将其用丙酮清洗去除油污和杂质，靶基距离均为150_，接通弧光电源，引弧钩与靶材之间产生弧光放电，单靶工作电流为70A，电弧蒸发出的靶材粒子沉积在CuCr触头表面，形成均匀镀覆的CuCr涂层，时间80min，由镀膜厚度而定；其中，腔体气压为0.8Pa，脉冲负偏压为450V，CuCr涂层厚度为10 μ m。
[0039]5)进行退火处理，然后自然冷却至室温即可。其中，退火温度为300°C，升温速度15°C /min，保温时间为Ih。
[0040]所述CuCr触头和CuCr革E材中的Cr含量为40wt %。
[0041]实施例3
[0042]在CuCr触头表面形成CuCr涂层的电弧离子镀方法，其特征在于包括:
[0043]I)将CuCr触头依次浸入盛有碳氢清洗剂与酒精的槽中，进行超声波振动清洗，清洗完成后将CuCr触头送入烘道进行热风风干；
[0044]2)将经步骤I)处理的CuCr触头置于配有电弧的镀膜机的真空腔体之内，抽真空至1.5 X 10_2Pa以下，通入氩气作为离化气体至23Pa，打开脉冲偏压电源，辉光放电8min产生等离子体，对CuCr触头表面进行活化清洗；
[0045]3)清洗完毕后沉积Cr过渡层，选用Cr柱靶作为电弧离子镀靶材，先将其用丙酮清洗去除油污和杂质，靶基距离为110mm，以氩气作为离化气体，基体附加负偏压500V，由辉光放电13min，沉积Cr过渡层后关闭；其中，腔体气压为0.6Pa，溅射电流为80A，过渡层厚度为200nm ；
[0046]4)电弧离子镀靶材选择CuCr，加工成62mmX40mm的水冷弧靶材，靶材数量为3个，先将其用丙酮清洗去除油污和杂质，靶基距离均为155_，接通弧光电源，引弧钩与靶材之间产生弧光放电，单靶工作电流为60A，电弧蒸发出的靶材粒子沉积在CuCr触头表面，形成均匀镀覆的CuCr涂层，时间90min，由镀膜厚度而定；其中，腔体气压为0.6Pa，脉冲负偏压为500V，CuCr涂层厚度为7 μ m。
[0047]5)进行退火处理，然后自然冷却至室温即可。其中，退火温度为400°C，升温速度10°C /min，保温时间为1.5h。
[0048]所述CuCr触头和CuCr靶材中的Cr含量为35wt %。
[0049]由上述方法制得的CuCr触头与现有技术中的触头的区别参见图1_2。
[0050]结果与分析
[0051]施镀后的试样用线切割机切取半月状小块，用塑料粉镶嵌，研磨抛光后用LE0438VP型扫描电镜观察其表面形貌和截面组织，用KEVEXSIGMA能谱仪测镀层成分，用40IMVD型数显显微维氏硬度计测试镀层显微硬度，施加载荷25g，保压时间10s。
[0052]由图1-2可以看出，涂层表面平整，有大颗粒存在。这是由电弧离子镀的特点决定的。在镀膜后期，弧靶发射出合金液滴，这些液滴到达基体表面凝固时铺展为层片状，未铺展的颗粒呈圆形。近界面处，组织细密，晶粒较小；近表面处，组织呈层片状。镀层由沉积层和过渡层构成。过渡层(沉积层与基体界面处)组织为细小的晶粒，其形成原因是由于施镀初期靶材温度低，蒸发出的粒子细小，在向基材运动过程中，又受到Ar离子碰撞，进一步细化，而且在施镀初期，基体温度亦较低，沉积粒子到达基体后，在基体表面迅速形核、结晶，来不及长大，从而形成细晶组织。随沉积时间延长，靶材温度升高，发射速率增大，出现大颗粒“液滴”过渡，在已沉积的镀层上直接铺平，形成层片状组织。
[0053]以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种在CuCr触头表面形成CuCr涂层的电弧离子镀方法，其特征在于包括: 1)将CuCr触头依次浸入盛有碳氢清洗剂与酒精的槽中，进行超声波振动清洗，清洗完成后将CuCr触头送入烘道进行热风风干； 2)将经步骤I)处理的CuCr触头置于配有电弧的镀膜机的真空腔体之内，抽真空至1.5X 10?以下，通入氩气作为离化气体至20-25Pa，打开脉冲偏压电源，辉光放电5-10min产生等离子体，对CuCr触头表面进行活化清洗； 3)清洗完毕后沉积Cr过渡层，选用Cr柱靶作为电弧离子镀靶材，先将其用丙酮清洗去除油污和杂质，靶基距离为100-120mm，以氩气作为离化气体，基体附加负偏压450-550V，由辉光放电10-15min，沉积Cr过渡层后关闭； 4)电弧离子镀靶材选择CuCr，加工成62mmX40mm的水冷弧靶材，靶材数量为2_5个，先将其用丙酮清洗去除油污和杂质，靶基距离均为150-165_，接通弧光电源，引弧钩与靶材之间产生弧光放电，单靶工作电流为50-70A，电弧蒸发出的靶材粒子沉积在CuCr触头表面，形成均勾镀覆的CuCr涂层，时间80-100min，由镀膜厚度而定； 5)进行退火处理，然后自然冷却至室温即可。2.根据权利要求1所述的在CuCr触头表面形成CuCr涂层的电弧离子镀方法，其特征在于所述CuCr触头和CuCr革E材中的Cr含量为30wt% -40wt%。3.根据权利要求1或2所述的在CuCr触头表面形成CuCr涂层的电弧离子镀方法，其特征在于在步骤3)中，腔体气压为0.4-0.8Pa，溅射电流为50-100A，过渡层厚度为100_300nmo4.根据权利要求3所述的在CuCr触头表面形成CuCr涂层的电弧离子镀方法，其特征在于在步骤4)中，腔体气压为0.4-0.8Pa，脉冲负偏压为450-550V，CuCr涂层厚度为3-10 μm05.根据权利要求4所述的在CuCr触头表面形成CuCr涂层的电弧离子镀方法，其特征在于在步骤5)中，退火温度为300?500 °C，升温速度5?15°C /min，保温时间为I?2h。
【专利摘要】本发明涉及一种在CuCr触头表面形成CuCr涂层的电弧离子镀方法，属于表面工程领域。以CuCr材料作为靶材，采用电弧离子镀工艺，在CuCr触头表面获得均匀、致密的纳米CuCr涂层。本发明的方法可以通过靶材数量和镀膜时间来控制涂层厚度，通过靶材的Cr含量控制涂层成分，且靶材的Cr含量不受限制。由本发明方法的电弧离子镀获得的CuCr涂层，不仅可以提高触头材料的表面粗糙度，还可以避免机加工产生的毛刺对其开断性能的影响。
【IPC分类】C23C14/32, C23C14/16
【公开号】CN104894515
【申请号】CN201510274170
【发明人】王小军, 王文斌, 李刚, 艾璇, 刘凯, 郭创立, 杨平
【申请人】陕西斯瑞工业有限责任公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月27日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在CuCr触头表面形成CuCr涂层的电弧离子镀方法，属于表面工程领域。
【背景技术】
[0002]电触头是电力开关的核心元件，负担接通或断开电路及负载电流的任务，决定了开关的断开能力和接触可靠性。CuCr合金做为触头材料的发明是电力开关发展史上的重要突破，它极大地提高了真空开关的性能，经过数十年的持续研宄和发展，CuCr合金已经基本取代了其它材料，成为中高压大电流真空开关的首选材料。
[0003]现有技术中有时为了为了提高电触头的抗电蚀、抗磨损能力，经常采用在触头表面做复合镀等尝试，但对环境有污染且工艺较复杂，能耗较大。渗金属方法可在触头表面制备涂层，但由于渗金属工艺温度高，工件畸变大，从而使用受到限制。最遗憾的是，现有技术中未见有关于在CuCr触头形成涂层的任何记载，因此亟需解决该问题。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是针对上述缺陷，提供一种在CuCr触头表面形成CuCr涂层的电弧离子镀方法。该方法不仅可以提高触头材料的表面粗糙度，还可以避免机加工产生的毛刺对其开断性能的影响。
[0005]本发明解决其技术问题采用的技术方案如下:在CuCr触头表面形成CuCr涂层的电弧离子镀方法，其特征在于包括:
[0006]I)将CuCr触头依次浸入盛有碳氢清洗剂与酒精的槽中，进行超声波振动清洗，清洗完成后将CuCr触头送入烘道进行热风风干；
[0007]2)将经步骤I)处理的CuCr触头置于配有电弧的镀膜机的真空腔体之内，抽真空至1.5X10_2Pa以下，通入氩气作为离化气体至20-25Pa，打开脉冲偏压电源，辉光放电5-10min产生等离子体，对CuCr触头表面进行活化清洗；
[0008]3)清洗完毕后沉积Cr过渡层，选用Cr柱靶作为电弧离子镀靶材，先将其用丙酮清洗去除油污和杂质，靶基距离为100-120mm，以氩气作为离化气体，基体附加负偏压450-550V，由辉光放电10-15min，沉积Cr过渡层后关闭；
[0009]4)电弧离子镀靶材选择CuCr，加工成62mmX40mm的水冷弧靶材，靶材数量为2_5个，先将其用丙酮清洗去除油污和杂质，靶基距离均为150-165_，接通弧光电源，引弧钩与靶材之间产生弧光放电，单靶工作电流为50-70A，电弧蒸发出的靶材粒子沉积在CuCr触头表面，形成均匀镀覆的CuCr涂层，时间80-100min，由镀膜厚度而定；
[0010]5)进行退火处理，然后自然冷却至室温即可。
[0011 ] 优选的，所述CuCr触头和CuCr革E材中的Cr含量为30wt % -40wt %。
[0012]在上述任一方案中优选的是，在步骤3)中，腔体气压为0.4-0.8Pa，溅射电流为50-100A，过渡层厚度为100-300nm。
[0013]在上述任一方案中优选的是，在步骤4)中，腔体气压为0.4-0.8Pa，脉冲负偏压为450-550V，CuCr 涂层厚度为 3-10 μ m。
[0014]在上述任一方案中优选的是，在步骤5)中，退火温度为300?500°C，升温速度5?15°C /min，保温时间为I?2h。
[0015]本发明的有益效果:
[0016]1.可通过靶材数量和镀膜时间来控制涂层厚度，通过靶材的Cr含量控制涂层成分，且靶材的Cr含量不受限制；电弧离子镀获得的CuCr涂层，不仅可以提高触头材料的表面粗糙度，还可以避免机加工产生的毛刺对其开断性能的影响。
[0017]2.通过电弧离子镀工艺可以获得不同厚度的CuCr涂层，3-10 μπι厚的涂层即可满足触头材料的使用要求。薄膜的致密度提高，金属离化率高，有利于薄膜的均匀性且靶材利用率较高等。
[0018]3.经本发明方法处理的CuCr触头表面硬度、电导等性能得到改善，从而进一步提高了触头材料的电性能。
[0019]4.该方法不仅沉积速率高，而且还节能、节材、无污染；用该方法加工的产品，经抛光后色泽光亮。
[0020]附图简要说明
[0021]通过下面结合附图的详细描述，本发明前述的和其他的目的、特征和优点将变得显而易见。
[0022]图1为涂层表面的SEM形貌图；
[0023]图2为涂层表面的另一 SEM形貌图。
【具体实施方式】
[0024]以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步描述。
[0025]实施例1
[0026]在CuCr触头表面形成CuCr涂层的电弧离子镀方法，其特征在于包括:
[0027]I)将CuCr触头依次浸入盛有碳氢清洗剂与酒精的槽中，进行超声波振动清洗，清洗完成后将CuCr触头送入烘道进行热风风干；
[0028]2)将经步骤I)处理的CuCr触头置于配有电弧的镀膜机的真空腔体之内，抽真空至1.5Χ 10_2Pa以下，通入氩气作为离化气体至20Pa，打开脉冲偏压电源，辉光放电1min产生等离子体，对CuCr触头表面进行活化清洗；
[0029]3)清洗完毕后沉积Cr过渡层，选用Cr柱靶作为电弧离子镀靶材，先将其用丙酮清洗去除油污和杂质，靶基距离为100mm，以氩气作为离化气体，基体附加负偏压550V，由辉光放电lOmin，沉积Cr过渡层后关闭；其中，腔体气压为0.8Pa，溅射电流为50A，过渡层厚度为300nm ；
[0030]4)电弧离子镀靶材选择CuCr，加工成62mmX40mm的水冷弧靶材，靶材数量为2个，先将其用丙酮清洗去除油污和杂质，靶基距离均为165_，接通弧光电源，引弧钩与靶材之间产生弧光放电，单靶工作电流为50A，电弧蒸发出的靶材粒子沉积在CuCr触头表面，形成均匀镀覆的CuCr涂层，时间lOOmin，由镀膜厚度而定；其中，腔体气压为0.4Pa，脉冲负偏压为550V，CuCr涂层厚度为3 μ m。
[0031]5)进行退火处理，然后自然冷却至室温即可。其中，退火温度为500°C，升温速度5 0C /min，保温时间为2h。
[0032]所述CuCr触头和CuCr靶材中的Cr含量为30wt %。
[0033]实施例2
[0034]在CuCr触头表面形成CuCr涂层的电弧离子镀方法，其特征在于包括:
[0035]I)将CuCr触头依次浸入盛有碳氢清洗剂与酒精的槽中，进行超声波振动清洗，清洗完成后将CuCr触头送入烘道进行热风风干；
[0036]2)将经步骤I)处理的CuCr触头置于配有电弧的镀膜机的真空腔体之内，抽真空至1.5 X 10 2Pa以下，通入氩气作为离化气体至25Pa，打开脉冲偏压电源，辉光放电5min产生等离子体，对CuCr触头表面进行活化清洗；
[0037]3)清洗完毕后沉积Cr过渡层，选用Cr柱靶作为电弧离子镀靶材，先将其用丙酮清洗去除油污和杂质，靶基距离为120mm，以氩气作为离化气体，基体附加负偏压45 0V，由辉光放电15min，沉积Cr过渡层后关闭；其中，腔体气压为0.4Pa，溅射电流为100A，过渡层厚度为10nm ；
[0038]4)电弧离子镀靶材选择CuCr，加工成62mmX40mm的水冷弧靶材，靶材数量为5个，先将其用丙酮清洗去除油污和杂质，靶基距离均为150_，接通弧光电源，引弧钩与靶材之间产生弧光放电，单靶工作电流为70A，电弧蒸发出的靶材粒子沉积在CuCr触头表面，形成均匀镀覆的CuCr涂层，时间80min，由镀膜厚度而定；其中，腔体气压为0.8Pa，脉冲负偏压为450V，CuCr涂层厚度为10 μ m。
[0039]5)进行退火处理，然后自然冷却至室温即可。其中，退火温度为300°C，升温速度15°C /min，保温时间为Ih。
[0040]所述CuCr触头和CuCr革E材中的Cr含量为40wt %。
[0041]实施例3
[0042]在CuCr触头表面形成CuCr涂层的电弧离子镀方法，其特征在于包括:
[0043]I)将CuCr触头依次浸入盛有碳氢清洗剂与酒精的槽中，进行超声波振动清洗，清洗完成后将CuCr触头送入烘道进行热风风干；
[0044]2)将经步骤I)处理的CuCr触头置于配有电弧的镀膜机的真空腔体之内，抽真空至1.5 X 10_2Pa以下，通入氩气作为离化气体至23Pa，打开脉冲偏压电源，辉光放电8min产生等离子体，对CuCr触头表面进行活化清洗；
[0045]3)清洗完毕后沉积Cr过渡层，选用Cr柱靶作为电弧离子镀靶材，先将其用丙酮清洗去除油污和杂质，靶基距离为110mm，以氩气作为离化气体，基体附加负偏压500V，由辉光放电13min，沉积Cr过渡层后关闭；其中，腔体气压为0.6Pa，溅射电流为80A，过渡层厚度为200nm ；
[0046]4)电弧离子镀靶材选择CuCr，加工成62mmX40mm的水冷弧靶材，靶材数量为3个，先将其用丙酮清洗去除油污和杂质，靶基距离均为155_，接通弧光电源，引弧钩与靶材之间产生弧光放电，单靶工作电流为60A，电弧蒸发出的靶材粒子沉积在CuCr触头表面，形成均匀镀覆的CuCr涂层，时间90min，由镀膜厚度而定；其中，腔体气压为0.6Pa，脉冲负偏压为500V，CuCr涂层厚度为7 μ m。
[0047]5)进行退火处理，然后自然冷却至室温即可。其中，退火温度为400°C，升温速度10°C /min，保温时间为1.5h。
[0048]所述CuCr触头和CuCr靶材中的Cr含量为35wt %。
[0049]由上述方法制得的CuCr触头与现有技术中的触头的区别参见图1_2。
[0050]结果与分析
[0051]施镀后的试样用线切割机切取半月状小块，用塑料粉镶嵌，研磨抛光后用LE0438VP型扫描电镜观察其表面形貌和截面组织，用KEVEXSIGMA能谱仪测镀层成分，用40IMVD型数显显微维氏硬度计测试镀层显微硬度，施加载荷25g，保压时间10s。
[0052]由图1-2可以看出，涂层表面平整，有大颗粒存在。这是由电弧离子镀的特点决定的。在镀膜后期，弧靶发射出合金液滴，这些液滴到达基体表面凝固时铺展为层片状，未铺展的颗粒呈圆形。近界面处，组织细密，晶粒较小；近表面处，组织呈层片状。镀层由沉积层和过渡层构成。过渡层(沉积层与基体界面处)组织为细小的晶粒，其形成原因是由于施镀初期靶材温度低，蒸发出的粒子细小，在向基材运动过程中，又受到Ar离子碰撞，进一步细化，而且在施镀初期，基体温度亦较低，沉积粒子到达基体后，在基体表面迅速形核、结晶，来不及长大，从而形成细晶组织。随沉积时间延长，靶材温度升高，发射速率增大，出现大颗粒“液滴”过渡，在已沉积的镀层上直接铺平，形成层片状组织。
[0053]以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种在CuCr触头表面形成CuCr涂层的电弧离子镀方法，其特征在于包括: 1)将CuCr触头依次浸入盛有碳氢清洗剂与酒精的槽中，进行超声波振动清洗，清洗完成后将CuCr触头送入烘道进行热风风干； 2)将经步骤I)处理的CuCr触头置于配有电弧的镀膜机的真空腔体之内，抽真空至1.5X 10?以下，通入氩气作为离化气体至20-25Pa，打开脉冲偏压电源，辉光放电5-10min产生等离子体，对CuCr触头表面进行活化清洗； 3)清洗完毕后沉积Cr过渡层，选用Cr柱靶作为电弧离子镀靶材，先将其用丙酮清洗去除油污和杂质，靶基距离为100-120mm，以氩气作为离化气体，基体附加负偏压450-550V，由辉光放电10-15min，沉积Cr过渡层后关闭； 4)电弧离子镀靶材选择CuCr，加工成62mmX40mm的水冷弧靶材，靶材数量为2_5个，先将其用丙酮清洗去除油污和杂质，靶基距离均为150-165_，接通弧光电源，引弧钩与靶材之间产生弧光放电，单靶工作电流为50-70A，电弧蒸发出的靶材粒子沉积在CuCr触头表面，形成均勾镀覆的CuCr涂层，时间80-100min，由镀膜厚度而定； 5)进行退火处理，然后自然冷却至室温即可。2.根据权利要求1所述的在CuCr触头表面形成CuCr涂层的电弧离子镀方法，其特征在于所述CuCr触头和CuCr革E材中的Cr含量为30wt% -40wt%。3.根据权利要求1或2所述的在CuCr触头表面形成CuCr涂层的电弧离子镀方法，其特征在于在步骤3)中，腔体气压为0.4-0.8Pa，溅射电流为50-100A，过渡层厚度为100_300nmo4.根据权利要求3所述的在CuCr触头表面形成CuCr涂层的电弧离子镀方法，其特征在于在步骤4)中，腔体气压为0.4-0.8Pa，脉冲负偏压为450-550V，CuCr涂层厚度为3-10 μm05.根据权利要求4所述的在CuCr触头表面形成CuCr涂层的电弧离子镀方法，其特征在于在步骤5)中，退火温度为300?500 °C，升温速度5?15°C /min，保温时间为I?2h。
【专利摘要】本发明涉及一种在CuCr触头表面形成CuCr涂层的电弧离子镀方法，属于表面工程领域。以CuCr材料作为靶材，采用电弧离子镀工艺，在CuCr触头表面获得均匀、致密的纳米CuCr涂层。本发明的方法可以通过靶材数量和镀膜时间来控制涂层厚度，通过靶材的Cr含量控制涂层成分，且靶材的Cr含量不受限制。由本发明方法的电弧离子镀获得的CuCr涂层，不仅可以提高触头材料的表面粗糙度，还可以避免机加工产生的毛刺对其开断性能的影响。
【IPC分类】C23C14/32, C23C14/16
【公开号】CN104894515
【申请号】CN201510274170
【发明人】王小军, 王文斌, 李刚, 艾璇, 刘凯, 郭创立, 杨平
【申请人】陕西斯瑞工业有限责任公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月27日
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