銅基高壓開關觸頭Ag-MoS2復合刷鍍工藝研究

段少麗，張玉峰，姜忠寶

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銅基高壓開關觸頭Ag-MoS2復合刷鍍工藝研究

段少麗1，張玉峰2，姜忠寶2

（1. 武漢交通職業學院機電工程系，武漢 430065；2. 陸軍工程大學軍械士官學校，武漢 430075)

論述了銅基高壓開關鍍銀觸頭磨損后,采用Ag-MoS2復合刷鍍修復的工藝方法。刷鍍工藝主要包括表面前處理、預刷鍍銀、刷鍍Ag-MoS2復合工作層；查看了觸Ag-MoS2復合工作層表面形貌；檢測了復合刷鍍層顯微硬度和刷鍍層與基體結合力。結果表明：Ag-MoS2復合刷鍍層的硬度均值為135 HV，高于原鍍銀工藝層硬度值，滿足DL／T486-2010中關于高壓開關鍍銀觸頭對硬度的要求；刷鍍層與基材結合力符合國標GB2933－86輕工產品金屬鍍層的結合強度標準。

高壓開關 鍍銀觸頭 Ag-MoS2刷鍍層

0 引言

電氣系統的高壓開關觸頭，基本上都采用鍍銀工藝，用以改進電氣系統的高壓開關觸頭的導電性，減小接觸的表面電阻。鍍銀層對自然環境中的H2S和S02等含硫化合物非常敏感，當環境中含有H2S或S02時，高壓開關觸頭的鍍銀層即發生硫化，鍍層的表面逐漸由銀亮色向黑色色變。H2S和S02等含硫化合物的生成，會使接觸電阻升高，設備可靠性下降［1］。為避免高壓開關觸頭鍍銀層硫化，一般是通過觸頭接觸閉合時的摩擦來進行表面自潔。因此，為了防止觸頭表面的鍍銀層摩擦減薄，使其達到規定的使用壽命，鍍銀層須有較好的硬度和耐磨性。目前國內生產的高壓開關，觸頭鍍銀層為銀-銻合或純銀，鍍層的硬度和耐磨性較低極易磨損［2］，造成因鍍銀層過早磨損露銅而報廢，高壓開關使用壽命受到了限制。采用銅基Ag-MoS2復合刷鍍工藝，修復已磨損的高壓開關觸頭，具有較好的耐磨性，可大大延長其使用壽命。

1 試驗

1.1試驗材料及方法

Ag-MoS2復合刷鍍所用試件材料為T3紫銅，陽極材料為2號電解銀，刷鍍設備采用武漢軍械士官學校研制的“便攜式逆變焊鍍充電多用機”。

刷鍍工藝流程為：表面前處理→預刷鍍銀→刷鍍Ag-MoS2復合工作層。

1.1.1表面前處理

表面前處理包括電凈和活化。電凈采用TGY-1電凈液，工件接負極，電壓10～15 V，處理的時間控制在5～15 s，電凈后試件表面應使水膜能均勻的攤開；活化采用THY-1活化液，電壓8～10 V，試件接正極，活化的時間控制在30～40 s。

1.1.2預刷鍍銀

預刷鍍銀主要是為了使后續Ag-MoS2復合刷鍍層結合力好，防止刷鍍層起泡、剝落等疵病。預刷鍍溶液主要配方為：AgNO3，60～70 g/Ｌ；K2CO3,15～18 g/Ｌ；(HN4)2CO3,12～15 g/Ｌ；KNaC4H4O6．4H2O，40～45 g/Ｌ；添加劑，8g/Ｌ。工作電壓12～13 V，陽極運動速度為12～18 m/min，刷鍍預鍍厚度0.5～1 μm。

1.1.3刷鍍Ag-MoS2復合工作層

工作層采用Ag-MoS2復合刷鍍液，主要配方為：AgNO3，110～120 g/Ｌ；CS(NH2)2，180～200 g/Ｌ；C2H8N2，20～30 ml/Ｌ；活性劑，適量。

把以上各種成分用適量的蒸餾水加以溶解，并充分攪拌，再用蒸餾水稀釋至規定的體積備用。選用平均粒度為0.5 μm的MoS2微粒，由于MoS2微粒的憎水性非常強，用天平稱取MoS2微粒后，應用聚氧化乙烯烷基酚醚（非離子型）分散劑進行充分潤濕，聚氧化乙烯烷基酚醚用量為0.4 ml/g MoS2。把充分潤濕后的MoS2微粒放入燒杯中，加入事先配好的溶液，采用磁力攪拌器攪拌至完全均勻。

刷鍍Ag-MoS2復合工作層工藝條件如下：工作電壓13～14 V，鍍液溫度40~60℃，試件接負極，陽極對試件的運動速度為16～20 m/min。刷鍍至需要尺寸，工作完成后，用自來水沖洗干凈。

2 結果與討論

2.1刷鍍層表面形貌

經初步觀察，Ag-MoS2復合刷鍍層外觀光亮平整，無明顯的缺陷。利用KY2800型掃描電子顯微鏡觀察Ag-MoS2復合刷鍍層的形貌如圖1所示，其中圖1（ａ）為Ag-MoS2復合刷鍍層表面形貌，圖1（ｂ）為Ag-MoS2復合刷鍍層截面形貌。由圖1（ａ）可以看出，Ag-MoS2復合刷鍍層表面組織呈胞狀結構，起伏分布，胞狀體尺寸為10～12 μm左右，胞狀組織結構均勻、孔隙率低；由圖1（ｂ）可以看出，Ag-MoS2復合刷鍍層的截面沉積致密、均勻，與基體結合良好。由此可以說明，由于MoS2微粒的加入，為鍍液的沉積提供了形核核心，增加了鍍層的形核率[3]，使微晶尺寸減小，細化了鍍層的組織，從而獲得致密均勻的Ag-MoS2復合刷鍍層。

圖1 Ag-MoS2復合刷鍍層形貌

2.2刷鍍層顯微硬度比較

對鍍銀工藝層與Ag-MoS2復合刷鍍層進行比較。在鍍層的表面任選8點采用日產D32型Hanemann顯微硬度計測定鍍層的硬度，取3次測量的平均値，結果如圖2。

由圖2可知，Ag-MoS2復合刷鍍層的硬度分布較為均勻，Ag-MoS2復合刷鍍層的硬度均值為135 HV，滿足DL／T486-2010中關于觸頭鍍銀層硬度≥120HV的硬度的要求，并且Ag-MoS2復合刷鍍層硬度值,明顯高于原鍍銀工藝層硬度值，這主要是由于MoS2微粒的存在，均勻分布于鍍層中，起到了彌散強化和硬質點的作用[3]，從而提高了鍍層的硬度。

圖2鍍層顯微硬度

2.3刷鍍層與基體結合力

Ag-MoS2復合刷鍍層與基材結合力測試，按國標GB2933－86輕工產品金屬鍍層的結合強度測試方法進行檢驗。1)銼磨檢驗。使用雙齒紋銼刀，按照與刷鍍層表面大約成45°角，由基體金屬向刷鍍層方向銼刷鍍層的棱邊，觀察銼刀附近的刷鍍層。經檢驗，刷鍍層沒有剝落或被揭起鍍層現象。2)劃痕檢驗。用直徑5 mm，尖角15°銳刃的硬質鋼劃刀，在刷鍍層表面每隔１mm相互垂直刻線，刻線劃成格柵形方。在刷鍍層表面劃痕處檢查，劃痕周圍無起皮、脫落的現象。3)熱震檢驗。將被試件在加熱爐內加熱200℃±10℃保溫1 h后水冷，反復進行50次。經檢驗無起泡現象。

3 結論

1)利用Ag-MoS2復合刷鍍工藝，可對銅基高壓開關鍍銀觸頭進行Ag-MoS2復合刷鍍修復。

2)Ag-MoS2復合刷鍍層截面沉積致密、均勻，與基體結合良好，由于MoS2微粒的加入，細化了鍍層的組織，微晶尺寸小，獲得了致密均勻的刷鍍層。

3)Ag-MoS2復合刷鍍層的硬度均值為135 HV，高于原鍍銀工藝層硬度值，刷鍍層與基材結合力符合國標GB2933－86輕工產品金屬鍍層的結合強度標準。

[1] 胡加瑞, 劉純, 謝億等.高壓開關設備鍍銀缺陷分析［J］. 電鍍與涂飾, 2013, 32（10）: 23-25.

[2] 張杰, 俞培祥, 周海飛等. 氰化電鍍與無氰刷鍍下觸頭鍍銀層性能比較［J］. 腐蝕與防護, 2014, 35（11）: 1131-1134.

[3] 向軍淮. 鋁材表面Ni- MoS2自潤滑復合鍍層及性能[J]. 材料保護, 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

段少麗，女，講師。研究方向：機電工程。