专利名称：自润滑隔离开关触头及触头表面涂镀方法
技术领域：
本发明涉及用浸渍方法涂布石墨的工艺以及用电镀的方法涂镀银石墨合金的工艺，还涉及对涂层的后处理工艺；尤其涉及用浸渍方法涂布石墨或镀银石墨合金方法处理的隔离开关触头。
背景技术：
在电器和开关设备等的实际应用和运行中，其触头、触点、插头等部件往往要求同时具有良好的导电性、耐磨性和润滑性，现有技术一般采用银质材料或铜质材料电镀银后涂润滑油脂的办法满足这一要求。但采用银质材料成本太高，采用铜质材料电镀银后涂润滑油脂的办法又有其本身无法克服的缺陷，以12KV-550KV户外隔离开关为例该设备是输变电系统中的关键设备，全国电网中有数十万台套在运行使用，其现有触头系统技术一般采用铜触头镀银后涂润滑油脂的办法解决导电性和耐磨损使用寿命，此办法虽然在出厂试验中能通过(每做50次涂一次润滑油脂)，但在实际的户外运行中往往因润滑油脂粘连沙土，造成触头接触不良和加速镀银层磨损，时间长了油脂干固也造成触头接触不良，都会造成线路故障。如果无油脂就会使镀银层很快磨损而影响触头的导电性能，同样会造成线路故障，因此必须经常维护和检修，而高压线路又不允许经常停电检修维护，这是目前该设备存在的一大缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种对户外隔离开关的触头进行特殊表面处理的方法，使户外隔离开关的触头的耐磨性及导电性在不使用润滑油脂的情况能达到如下目的指标1.达到隔离开关触头要求的润滑性和耐磨损使用寿命≥2000次。
2.达到隔离开关触头要求的导电性，主回路电阻值达到IEC国际标准要求。
3.达到高压隔离开关要求的温升试验标准≤K65。
从而大大提高户外隔离开关的使用寿命及大大减少维护的工作量。
本发明通过以下的技术方案来实现，
实施一种自润滑隔离开关触头表面涂镀方法，基于导电金属的触头体，所述方法包括步骤a.对触头体的金属表面进行预处理；b.在经预处理的触头体金属表面动接触部位之上涂镀含石墨的涂镀层。
所述触头体金属是铜，步骤a所述对触头体的金属表面进行预处理是指在触头体全金属表面之上生成一电阻系数低，抗氧化的中间层，中间层是银及其合金，镀中间层采用常规氰化镀银工艺，随后的步骤包括a.在中间层表面的动接触部位用10～14#棕刚玉喷沙处理，或用电火花进行拉毛处理；b.在处理后的中间层表面的动接触部位用中速火焰喷枪喷镀≥80μm厚度的银或银合金；c.浸石墨液；d.表面后处理。
如果所述触头体金属是铜的合金，其抗氧化性能会大大提高，步骤a所述对触头体的金属表面进行预处理是指在触头体金属表面进行机械修整，不必再镀银，随后的步骤包括a.在触头体金属表面的动接触部位用10～14#棕刚玉喷沙处理，或用电火花进行拉毛处理；b.在处理后的触头体金属表面动接触部位用中速火焰喷枪喷镀≥80μm厚度的银或银合金；c.浸石墨液；d.表面后处理。
除了用上述的浸石墨液方法之外，在触头体全金属表面上采用常规氰化镀银工艺镀中间层之后，还可以在中间层的动接触部位之上用电镀法镀80μm厚的银石墨合金涂镀层；借助设备包括带循环搅拌的电镀槽、直流脉冲电镀电源；
材料包括常规电镀银液、银合金板及纳米级石墨粉。
采用上述的浸石墨液方法，所述石墨液主要包括超细石墨粉、微晶腊和溶剂，配方的重量配比为超细石墨粉 10～30％微晶腊 10～30％溶剂 40～80％所述溶剂包括丙酮、醋酸丁酯和二甲苯，配方的重量配比为丙酮 40～60％醋酸丁酯 10～30％二甲苯 20～40％步骤c所述浸石墨液操作包括如下工艺过程a.将微晶腊放入≤60℃的溶剂之中溶解；b.将超细石墨粉加入并搅拌均匀；c.将已镀中间层的触头体置入；d.常压下保持时间不少于10分钟。
步骤d所述表面后处理操作包括如下工艺过程a.将已附有石墨涂镀层的触头体进行热风干燥；b.将石墨涂镀层表面修整平滑；c.在非接触部位喷涂丙烯酸保护漆。
用上述方法制造的自润滑隔离开关触头，包括导电金属的触头体，导电金属的触头体之上是中间层，所述中间层动接触部位之上是含石墨的涂镀层。
所述触头体是铜及其合金；所述中间层是银及其合金，或是锡及其合金；所述中间层的厚度10～20μm；所述含石墨的涂镀层的厚度≥80μm。
与现有技术相比较，采用本发明技术处理加工的隔离开关触头接触良好，开合可靠，耐磨损寿命可达10000次以上，无须维护，大大提高了隔离开关的运行稳定性和经济性。
图1是本发明自润滑隔离开关触头体表面涂镀石墨层的示意图。
具体实施例方式
下面结合附图以及各实施例对本发明做进一步详尽的描述。
如图1所示实施一种自润滑隔离开关触头表面涂镀方法，基于导电金属的触头体10，所述方法包括步骤a.对触头体10的金属表面进行预处理；b.在经预处理的触头体10金属表面动接触部位之上涂镀含石墨的涂镀层30。
所述触头体10金属是铜，步骤a所述对触头体10的金属表面进行预处理是指在触头体10全金属表面之上生成一电阻系数低，抗氧化的中间层20，中间层20是银及其合金，镀中间层20采用常规氰化镀银工艺，随后的步骤包括a.在中间层20表面的动接触部位用10～14#棕刚玉喷沙处理，或用电火花进行拉毛处理；b.在处理后的中间层20表面的动接触部位用中速火焰喷枪喷镀≥80μm厚度的银或银合金；c.浸石墨液；d.表面后处理。
如果所述触头体10金属是铜的合金，那么步骤a所述对触头体10的金属表面进行预处理是指在触头体10金属表面进行机械修整，不必再镀银，随后的步骤包括a.在触头体10金属表面的动接触部位用10～14#棕刚玉喷沙处理，或用电火花进行拉毛处理；b.在处理后的触头体10金属表面动接触部位用中速火焰喷枪喷镀≥80μm厚度的银或银合金；c.浸石墨液；d.表面后处理。
除了用上述的浸石墨液方法之外，在触头体全金属表面上采用常规氰化镀银工艺镀中间层20之后，还可以在中间层20的动接触部位之上用电镀法镀80μm厚的银石墨合金涂镀层30；
借助设备包括带循环搅拌的电镀槽、直流脉冲电镀电源；材料包括常规电镀银液、银合金板及纳米级石墨粉。
采用上述的浸石墨液方法，所述石墨液主要包括超细石墨粉、微晶腊和溶剂，配方的重量配比为超细石墨粉10～30％微晶腊10～30％溶剂 40～80％其中方案1超细石墨粉20％微晶腊20％溶剂 60％方案2超细石墨粉10％微晶腊10％溶剂 80％方案3超细石墨粉30％微晶腊20％溶剂 50％所述溶剂包括丙酮、醋酸丁酯和二甲苯，配方的重量配比为丙酮 40～60％醋酸丁酯 10～30％
二甲苯 20～40％其中方案1丙酮 40％醋酸丁酯 30％二甲苯 30％方案2丙酮 60％醋酸丁酯 10％二甲苯 30％方案3丙酮 60％醋酸丁酯 30％二甲苯 10％所述浸石墨液操作包括如下工艺过程a.将微晶腊放入≤60℃的溶剂之中溶解；b.将超细石墨粉加入并搅拌均匀；c.将已镀中间层20的触头体10置入；d.常压下保持时间不少于10分钟。
所述表面后处理操作包括如下工艺过程a.将已附有石墨涂镀层30的触头体10进行热风干燥或自然干燥；b.将石墨涂镀层30表面修整平滑；c.在非接触部位喷涂丙烯酸保护漆。
如图1所示，用上述方法制造的自润滑隔离开关触头，导电金属的触头体10之上是中间层20，所述中间层20动接触部位之上是含石墨的涂镀层30。
所述触头体10是铜及其合金为最佳；所述中间层20是银及其合金为最佳，中间层20还可以选用锡及其合金；所述中间层20的厚度以10～20μm为最佳；所述含石墨的涂镀层30的厚度最佳应≥80μm。
本发明还有其他的实施方法，例如，如果所述触头体10金属是铝及其合金，中间层20是银及其合金，镀中间层20之前，就要先对触头体10金属表面先进行预镀银或浸锌层，然后再在其上进行后续的工艺操作。
本发明的工艺过程和产品遵循如下标准GBn67-83贵金属及其合金线材GB/T3814-1999 轻工产品金属镀层和化学处理层的外观质量测GB/T3835-1999 轻工产品金属镀层和化学处理层的厚度测试方法β射线反向散射法GB/T6462-86 金属和氧化物覆盖层横断面厚度显微镜测量方法GB9793-88 热喷涂锌及锌合金涂层GB9794-88 热喷涂锌及锌合金涂层试验方法中间层20镀银涂层的外观与检验在白昼自然光和光源光线强度大于300勒克司的条件下目测检查呈灰白色，界线整齐，表面平整、均匀、光滑，无漏涂、无毛刺，局部无脱落，无明显沉积物凸起，无严重磕、伤划伤痕迹；使用粗糙度测试仪测得涂层表面粗糙度Ra≤20μm。
厚度测量方法镀银触头工作表面涂层的平均厚度不小于80μm，最小厚度不小于50μm。
电解法使用电解式测厚仪，在抽样产品涂层表面上直接测得。
β射线反应散射法按照GB/T3835-1999《轻工产品金属镀层和化学处理层的厚度测试方法β射线反向散射法》进行试验检测。
金相法按照GB/T6462-1986《金属和金属覆盖层横断面厚度显微镜测量方法》进行试验检测。此方法可作为厚度测量仲裁。
结合强度的检验涂层与基体的结合性能按GB9794-88中第5章结合性能试验方法实施。
用划格试验法时，试验结束后，方格内的涂层不得与基体脱落。
采用试样作拉力试验时，至少要作5个试样，试验后，任一试样的结合强度值不小于5.9N/mm2(0.6kgf/mm2)。
硬度的检验按照GB/T5270-1986《轻工产品金属镀层的硬度测试方法-显微硬度法》进行试验检测。涂层的显微硬度应大于HV150以上。
机械寿命和主回路电阻的检验应用在GW系列产品上的触头，以GW4G-126/1250型隔离开关自立式触头为例，涂层的摩擦磨损机械寿命不小于10000次，主回路电阻值应满足产品技术要求。
实施例将户外隔离开关的铜触头镀银后，进行热喷镀硬银合金再浸石墨液进行处理，形成银石墨复合层。它具有较低的摩擦系数和良好的导电性能。目前已在GW4G-126/630、GW4G-1250、GW4G-2000、GW5G-126/630、GW5G-1250；GW5G-2000型户外高压交流隔离开关上进行应用。由河南省高压电器研究所在GW4G-126/1250型户外高压交流隔离开关上进行检测试验如下检验依据一、QTQ.520.010 GW4G-126/1250型户外高压交流隔离开关技术条件；二、QTQ.192.010 GW4G-126/1250型户外高压交流隔离开关试制鉴定大纲。
表1隔离开关自润滑镀银触头10000次分合闸操作中回路电阻的检验记录
附表1
表2温升试验
实践证明，采用本发明技术处理加工的隔离开关触头接触良好，开合可靠，耐磨损寿命可达10000次以上，无须维护，目前已在国内最大的高压隔离开关生产企业的户外高压交流隔离开关产品上得到应用，实际应用良好。型号有GW4G-126/630、GW4G-1250、GW4G-2000、GW5G-126/630、GW5G-1250；GW5G-2000。本发明大大提高了隔离开关的运行稳定性和经济性。
权利要求
1.一种自润滑隔离开关触头表面涂镀方法，基于导电金属的触头体(10)，其特征在于，所述方法包括步骤a.对触头体(10)的金属表面进行预处理；b.在经预处理的触头体(10)金属表面动接触部位之上涂镀含石墨的涂镀层(30)。
2.根据权利要求1所述的自润滑隔离开关触头表面涂镀方法，其特征在于所述触头体(10)金属是铜，步骤a所述对触头体(10)的金属表面进行预处理是指在触头体(10)全金属表面之上生成一电阻系数低，抗氧化的中间层(20)，中间层(20)是银及其合金，镀中间层(20)采用常规氰化镀银工艺，随后的步骤包括a.在中间层(20)表面的动接触部位用10～14#棕刚玉喷沙处理，或用电火花进行拉毛处理；b.在处理后的中间层(20)表面的动接触部位用中速火焰喷枪喷镀≥80μm厚度的银或银合金；c.浸石墨液；d.表面后处理。
3.根据权利要求1所述的自润滑隔离开关触头表面涂镀方法，其特征在于所述触头体(10)金属是铜的合金，步骤a所述对触头体(10)的金属表面进行预处理是指在触头体(10)金属表面进行机械修整，随后的步骤包括a.在触头体(10)金属表面的动接触部位用10～14#棕刚玉喷沙处理，或用电火花进行拉毛处理；b.在处理后的触头体(10)金属表面动接触部位用中速火焰喷枪喷镀≥80μm厚度的银或银合金；c.浸石墨液；d.表面后处理。
4.根据权利要求1所述的自润滑隔离开关触头表面涂镀方法，其特征在于所述触头体(10)金属是铜，步骤a所述对触头体(10)的金属表面进行预处理是指在触头体(10)全金属表面之上生成一电阻系数低，抗氧化的中间层(20)，中间层(20)是银及其合金，镀中间层(20)及随后的步骤包括a.在触头体(10)全金属表面上采用常规氰化镀银工艺镀中间层(20)；b.在中间层(20)的动接触部位之上用电镀法镀80μm厚的银石墨合金涂镀层(30)；借助设备包括带循环搅拌的电镀槽、直流脉冲电镀电源；材料包括常规电镀银液、银合金板及纳米级石墨粉。
5.根据权利要求2或3所述的自润滑隔离开关触头表面涂镀方法，其特征在于所述石墨液主要包括超细石墨粉、微晶腊和溶剂，配方的重量配比为超细石墨粉10～30％微晶腊10～30％溶剂 40～80％
6.根据权利要求5所述的自润滑隔离开关触头表面涂镀方法，其特征在于所述溶剂包括丙酮、醋酸丁酯和二甲苯，配方的重量配比为丙酮 40～60％醋酸丁酯 10～30％二甲苯20～40％
7.根据权利要求2或3所述的自润滑隔离开关触头表面涂镀方法，其特征在于步骤c所述浸石墨液操作包括如下工艺过程a.将微晶腊放入≤60℃的溶剂之中溶解；b.将超细石墨粉加入并搅拌均匀；c.将已镀中间层(20)的触头体(10)置入；d.常压下保持时间不少于10分钟。
8.根据权利要求2或3所述的自润滑隔离开关触头表面涂镀方法，其特征在于步骤d所述表面后处理操作包括如下工艺过程a.将已附有石墨涂镀层(30)的触头体(10)进行热风干燥或自然干燥；b.将石墨涂镀层(30)表面修整平滑。
9.一种自润滑隔离开关触头，包括导电金属的触头体(10)，其特征在于导电金属的触头体(10)之上是中间层(20)，所述中间层(20)动接触部位之上是含石墨的涂镀层(30)。
10.根据权利要求9所述的自润滑隔离开关触头，其特征在于所述触头体(10)是铜及其合金；所述中间层(20)是银及其合金，或是锡及其合金；所述中间层(20)的厚度10～20μm；所述含石墨的涂镀层(30)的厚度≥80μm。
全文摘要
一种自润滑隔离开关触头表面涂镀方法，基于导电金属的触头体(10)，所述方法包括步骤a.对触头体(10)的金属表面进行预处理；b.在经预处理的触头体(10)金属表面动接触部位之上涂镀含石墨的涂镀层(30)，采用本发明技术处理加工的隔离开关触头接触良好，开合可靠，耐磨损寿命可达10000次以上，无须维护，本发明大大提高了隔离开关的运行稳定性和经济性。
文档编号H01H1/06GK1588596SQ200410051289
公开日2005年3月2日 申请日期2004年8月26日 优先权日2004年8月26日
发明者许晓欢 申请人:许晓欢