铜基高压开关触头Ag-MoS2复合刷镀工艺研究

段少丽，张玉峰，姜忠宝



铜基高压开关触头Ag-MoS2复合刷镀工艺研究

段少丽1，张玉峰2，姜忠宝2

（1. 武汉交通职业学院机电工程系，武汉 430065；2. 陆军工程大学军械士官学校，武汉 430075)

论述了铜基高压开关镀银触头磨损后,采用Ag-MoS2复合刷镀修复的工艺方法。刷镀工艺主要包括表面前处理、预刷镀银、刷镀Ag-MoS2复合工作层；查看了触Ag-MoS2复合工作层表面形貌；检测了复合刷镀层显微硬度和刷镀层与基体结合力。结果表明：Ag-MoS2复合刷镀层的硬度均值为135 HV，高于原镀银工艺层硬度值，满足DL／T486-2010中关于高压开关镀银触头对硬度的要求；刷镀层与基材结合力符合国标GB2933－86轻工产品金属镀层的结合强度标准。

高压开关 镀银触头 Ag-MoS2刷镀层

0 引言

电气系统的高压开关触头，基本上都采用镀银工艺，用以改进电气系统的高压开关触头的导电性，减小接触的表面电阻。镀银层对自然环境中的H2S和S02等含硫化合物非常敏感，当环境中含有H2S或S02时，高压开关触头的镀银层即发生硫化，镀层的表面逐渐由银亮色向黑色色变。H2S和S02等含硫化合物的生成，会使接触电阻升高，设备可靠性下降［1］。为避免高压开关触头镀银层硫化，一般是通过触头接触闭合时的摩擦来进行表面自洁。因此，为了防止触头表面的镀银层摩擦减薄，使其达到规定的使用寿命，镀银层须有较好的硬度和耐磨性。目前国内生产的高压开关，触头镀银层为银-锑合或纯银，镀层的硬度和耐磨性较低极易磨损［2］，造成因镀银层过早磨损露铜而报废，高压开关使用寿命受到了限制。采用铜基Ag-MoS2复合刷镀工艺，修复已磨损的高压开关触头，具有较好的耐磨性，可大大延长其使用寿命。

1 试验

1.1试验材料及方法

Ag-MoS2复合刷镀所用试件材料为T3紫铜，阳极材料为2号电解银，刷镀设备采用武汉军械士官学校研制的“便携式逆变焊镀充电多用机”。

刷镀工艺流程为：表面前处理→预刷镀银→刷镀Ag-MoS2复合工作层。

1.1.1表面前处理

表面前处理包括电净和活化。电净采用TGY-1电净液，工件接负极，电压10～15 V，处理的时间控制在5～15 s，电净后试件表面应使水膜能均匀的摊开；活化采用THY-1活化液，电压8～10 V，试件接正极，活化的时间控制在30～40 s。

1.1.2预刷镀银

预刷镀银主要是为了使后续Ag-MoS2复合刷镀层结合力好，防止刷镀层起泡、剥落等疵病。预刷镀溶液主要配方为：AgNO3，60～70 g/Ｌ；K2CO3,15～18 g/Ｌ；(HN4)2CO3,12～15 g/Ｌ；KNaC4H4O6．4H2O，40～45 g/Ｌ；添加剂，8g/Ｌ。工作电压12～13 V，阳极运动速度为12～18 m/min，刷镀预镀厚度0.5～1 μm。

1.1.3刷镀Ag-MoS2复合工作层

工作层采用Ag-MoS2复合刷镀液，主要配方为：AgNO3，110～120 g/Ｌ；CS(NH2)2，180～200 g/Ｌ；C2H8N2，20～30 ml/Ｌ；活性剂，适量。

把以上各种成分用适量的蒸馏水加以溶解，并充分搅拌，再用蒸馏水稀释至规定的体积备用。选用平均粒度为0.5 μm的MoS2微粒，由于MoS2微粒的憎水性非常强，用天平称取MoS2微粒后，应用聚氧化乙烯烷基酚醚（非离子型）分散剂进行充分润湿，聚氧化乙烯烷基酚醚用量为0.4 ml/g MoS2。把充分润湿后的MoS2微粒放入烧杯中，加入事先配好的溶液，采用磁力搅拌器搅拌至完全均匀。

刷镀Ag-MoS2复合工作层工艺条件如下：工作电压13～14 V，镀液温度40~60℃，试件接负极，阳极对试件的运动速度为16～20 m/min。刷镀至需要尺寸，工作完成后，用自来水冲洗干净。

2 结果与讨论

2.1刷镀层表面形貌

经初步观察，Ag-MoS2复合刷镀层外观光亮平整，无明显的缺陷。利用KY2800型扫描电子显微镜观察Ag-MoS2复合刷镀层的形貌如图1所示，其中图1（ａ）为Ag-MoS2复合刷镀层表面形貌，图1（ｂ）为Ag-MoS2复合刷镀层截面形貌。由图1（ａ）可以看出，Ag-MoS2复合刷镀层表面组织呈胞状结构，起伏分布，胞状体尺寸为10～12 µm左右，胞状组织结构均匀、孔隙率低；由图1（ｂ）可以看出，Ag-MoS2复合刷镀层的截面沉积致密、均匀，与基体结合良好。由此可以说明，由于MoS2微粒的加入，为镀液的沉积提供了形核核心，增加了镀层的形核率[3]，使微晶尺寸减小，细化了镀层的组织，从而获得致密均匀的Ag-MoS2复合刷镀层。

图1 Ag-MoS2复合刷镀层形貌

2.2刷镀层显微硬度比较

对镀银工艺层与Ag-MoS2复合刷镀层进行比较。在镀层的表面任选8点采用日产D32型Hanemann显微硬度计测定镀层的硬度，取3次测量的平均値，结果如图2。

由图2可知，Ag-MoS2复合刷镀层的硬度分布较为均匀，Ag-MoS2复合刷镀层的硬度均值为135 HV，满足DL／T486-2010中关于触头镀银层硬度≥120HV的硬度的要求，并且Ag-MoS2复合刷镀层硬度值,明显高于原镀银工艺层硬度值，这主要是由于MoS2微粒的存在，均匀分布于镀层中，起到了弥散强化和硬质点的作用[3]，从而提高了镀层的硬度。

图2镀层显微硬度

2.3刷镀层与基体结合力

Ag-MoS2复合刷镀层与基材结合力测试，按国标GB2933－86轻工产品金属镀层的结合强度测试方法进行检验。1)锉磨检验。使用双齿纹锉刀，按照与刷镀层表面大约成45°角，由基体金属向刷镀层方向锉刷镀层的棱边，观察锉刀附近的刷镀层。经检验，刷镀层没有剥落或被揭起镀层现象。2)划痕检验。用直径5 mm，尖角15°锐刃的硬质钢划刀，在刷镀层表面每隔１mm相互垂直刻线，刻线划成格栅形方。在刷镀层表面划痕处检查，划痕周围无起皮、脱落的现象。3)热震检验。将被试件在加热炉内加热200℃±10℃保温1 h后水冷，反复进行50次。经检验无起泡现象。

3 结论

1)利用Ag-MoS2复合刷镀工艺，可对铜基高压开关镀银触头进行Ag-MoS2复合刷镀修复。

2)Ag-MoS2复合刷镀层截面沉积致密、均匀，与基体结合良好，由于MoS2微粒的加入，细化了镀层的组织，微晶尺寸小，获得了致密均匀的刷镀层。

3)Ag-MoS2复合刷镀层的硬度均值为135 HV，高于原镀银工艺层硬度值，刷镀层与基材结合力符合国标GB2933－86轻工产品金属镀层的结合强度标准。

[1] 胡加瑞, 刘纯, 谢亿等.高压开关设备镀银缺陷分析［J］. 电镀与涂饰, 2013, 32（10）: 23-25.

[2] 张杰, 俞培祥, 周海飞等. 氰化电镀与无氰刷镀下触头镀银层性能比较［J］. 腐蚀与防护, 2014, 35（11）: 1131-1134.

[3] 向军淮. 铝材表面Ni- MoS2自润滑复合镀层及性能[J]. 材料保护, 2001, 34(4): 21-23.

Study on Contact Ag - MoS2Composite Brush Plating Process of Copper Based High Pressure Switch

Duan Shaoli1, Zhang Yufeng2, Jiang Zhongbao2

(1. Wuhan Jiaotong Vocational Vollege Electrical Engineering Department, Wuhan 430065, China;2. Army Engineering University Ordnance Master School, Wuhan 430075, China)

composite brush to repair the copper - base high pressure switch. The brush plating process mainly includes presurface treatment, prebrush plating silver, brush plating Ag - MoS composite working layer; The surface morphology of the contact Ag - MoS composite working layer is examined. The microhardness of the coating and the bonding force of the coating and the substrate were examined. The results show that the hardness mean of the composite brush coating of Ag - MoS is 135HV, which is higher than the hardness value of the original silver plating process, and meet the requirements of the high voltage switch and silver contact on the hardness in DL/T486-2010. The bonding strength of the brush coating and the base material conforms to the standard of the standard GB2933-86 light industrial metal plating.

high voltage switch; Silver-plated contact; Ag-MoS; brush coating

TQ153.2

A

1003-4862（2017）11-0013-03

2017-08-016

段少丽，女，讲师。研究方向：机电工程。