一種在CuCr觸頭表面形成CuCr涂層的電弧離子鍍方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在CuCr觸頭表面形成CuCr涂層的電弧離子鍍方法，屬于表面工程領域。
【背景技術】
[0002]電觸頭是電力開關的核心元件，負擔接通或斷開電路及負載電流的任務，決定了開關的斷開能力和接觸可靠性。CuCr合金做為觸頭材料的發(fā)明是電力開關發(fā)展史上的重要突破，它極大地提高了真空開關的性能，經(jīng)過數(shù)十年的持續(xù)研宄和發(fā)展，CuCr合金已經(jīng)基本取代了其它材料，成為中高壓大電流真空開關的首選材料。
[0003]現(xiàn)有技術中有時為了為了提高電觸頭的抗電蝕、抗磨損能力，經(jīng)常采用在觸頭表面做復合鍍等嘗試，但對環(huán)境有污染且工藝較復雜，能耗較大。滲金屬方法可在觸頭表面制備涂層，但由于滲金屬工藝溫度高，工件畸變大，從而使用受到限制。最遺憾的是，現(xiàn)有技術中未見有關于在CuCr觸頭形成涂層的任何記載，因此亟需解決該問題。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述缺陷，提供一種在CuCr觸頭表面形成CuCr涂層的電弧離子鍍方法。該方法不僅可以提高觸頭材料的表面粗糙度，還可以避免機加工產(chǎn)生的毛刺對其開斷性能的影響。
[0005]本發(fā)明解決其技術問題采用的技術方案如下:在CuCr觸頭表面形成CuCr涂層的電弧離子鍍方法，其特征在于包括:
[0006]I)將CuCr觸頭依次浸入盛有碳氫清洗劑與酒精的槽中，進行超聲波振動清洗，清洗完成后將CuCr觸頭送入烘道進行熱風風干；
[0007]2)將經(jīng)步驟I)處理的CuCr觸頭置于配有電弧的鍍膜機的真空腔體之內，抽真空至1.5X10_2Pa以下，通入氬氣作為離化氣體至20-25Pa，打開脈沖偏壓電源，輝光放電5-10min產(chǎn)生等離子體，對CuCr觸頭表面進行活化清洗；
[0008]3)清洗完畢后沉積Cr過渡層，選用Cr柱靶作為電弧離子鍍靶材，先將其用丙酮清洗去除油污和雜質，靶基距離為100-120mm，以氬氣作為離化氣體，基體附加負偏壓450-550V，由輝光放電10-15min，沉積Cr過渡層后關閉；
[0009]4)電弧離子鍍靶材選擇CuCr，加工成62mmX40mm的水冷弧靶材，靶材數(shù)量為2_5個，先將其用丙酮清洗去除油污和雜質，靶基距離均為150-165_，接通弧光電源，引弧鉤與靶材之間產(chǎn)生弧光放電，單靶工作電流為50-70A，電弧蒸發(fā)出的靶材粒子沉積在CuCr觸頭表面，形成均勻鍍覆的CuCr涂層，時間80-100min，由鍍膜厚度而定；
[0010]5)進行退火處理，然后自然冷卻至室溫即可。
[0011 ] 優(yōu)選的，所述CuCr觸頭和CuCr革E材中的Cr含量為30wt % -40wt %。
[0012]在上述任一方案中優(yōu)選的是，在步驟3)中，腔體氣壓為0.4-0.8Pa，濺射電流為50-100A，過渡層厚度為100-300nm。
[0013]在上述任一方案中優(yōu)選的是，在步驟4)中，腔體氣壓為0.4-0.8Pa，脈沖負偏壓為450-550V，CuCr 涂層厚度為 3-10 μ m。
[0014]在上述任一方案中優(yōu)選的是，在步驟5)中，退火溫度為300?500°C，升溫速度5?15°C /min，保溫時間為I?2h。
[0015]本發(fā)明的有益效果:
[0016]1.可通過靶材數(shù)量和鍍膜時間來控制涂層厚度，通過靶材的Cr含量控制涂層成分，且靶材的Cr含量不受限制；電弧離子鍍獲得的CuCr涂層，不僅可以提高觸頭材料的表面粗糙度，還可以避免機加工產(chǎn)生的毛刺對其開斷性能的影響。
[0017]2.通過電弧離子鍍工藝可以獲得不同厚度的CuCr涂層，3-10 μπι厚的涂層即可滿足觸頭材料的使用要求。薄膜的致密度提高，金屬離化率高，有利于薄膜的均勻性且靶材利用率較高等。
[0018]3.經(jīng)本發(fā)明方法處理的CuCr觸頭表面硬度、電導等性能得到改善，從而進一步提高了觸頭材料的電性能。
[0019]4.該方法不僅沉積速率高，而且還節(jié)能、節(jié)材、無污染；用該方法加工的產(chǎn)品，經(jīng)拋光后色澤光亮。
[0020]附圖簡要說明
[0021]通過下面結合附圖的詳細描述，本發(fā)明前述的和其他的目的、特征和優(yōu)點將變得顯而易見。
[0022]圖1為涂層表面的SEM形貌圖；
[0023]圖2為涂層表面的另一 SEM形貌圖。
【具體實施方式】
[0024]以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步描述。
[0025]實施例1
[0026]在CuCr觸頭表面形成CuCr涂層的電弧離子鍍方法，其特征在于包括:
[0027]I)將CuCr觸頭依次浸入盛有碳氫清洗劑與酒精的槽中，進行超聲波振動清洗，清洗完成后將CuCr觸頭送入烘道進行熱風風干；
[0028]2)將經(jīng)步驟I)處理的CuCr觸頭置于配有電弧的鍍膜機的真空腔體之內，抽真空至1.5Χ 10_2Pa以下，通入氬氣作為離化氣體至20Pa，打開脈沖偏壓電源，輝光放電1min產(chǎn)生等離子體，對CuCr觸頭表面進行活化清洗；
[0029]3)清洗完畢后沉積Cr過渡層，選用Cr柱靶作為電弧離子鍍靶材，先將其用丙酮清洗去除油污和雜質，靶基距離為100mm，以氬氣作為離化氣體，基體附加負偏壓550V，由輝光放電lOmin，沉積Cr過渡層后關閉；其中，腔體氣壓為0.8Pa，濺射電流為50A，過渡層厚度為300nm ；
[0030]4)電弧離子鍍靶材選擇CuCr，加工成62mmX40mm的水冷弧靶材，靶材數(shù)量為2個，先將其用丙酮清洗去除油污和雜質，靶基距離均為165_，接通弧光電源，引弧鉤與靶材之間產(chǎn)生弧光放電，單靶工作電流為50A，電弧蒸發(fā)出的靶材粒子沉積在CuCr觸頭表面，形成均勻鍍覆的CuCr涂層，時間lOOmin，由鍍膜厚度而定；其中，腔體氣壓為0.4Pa，脈沖負偏壓為550V，CuCr涂層厚度為3 μ m。
[0031]5)進行退火處理，然后自然冷卻至室溫即可。其中，退火溫度為500°C，升溫速度5 0C /min，保溫時間為2h。
[0032]所述CuCr觸頭和CuCr靶材中的Cr含量為30wt %。
[0033]實施例2
[0034]在CuCr觸頭表面形成CuCr涂層的電弧離子鍍方法，其特征在于包括:
[0035]I)將CuCr觸頭依次浸入盛有碳氫清洗劑與酒精的槽中，進行超聲波振動清洗，清洗完成后將CuCr觸頭送入烘道進行熱風風干；
[0036]2)將經(jīng)步驟I)處理的CuCr觸頭置于配有電弧的鍍膜機的真空腔體之內，抽真空至1.5 X 10 2Pa以下，通入氬氣作為離化氣體至25Pa，打開脈沖偏壓電源，輝光放電5min產(chǎn)生等離子體，對CuCr觸頭表面進行活化清洗；
[0037]3)清洗完畢后沉積Cr過渡層，選用Cr柱靶作為電弧離子鍍靶材，先將其用丙酮清洗去除油污和雜質，靶基距離為120mm，以氬氣作為離化氣體，基體附加負偏壓45