CN110541150A - 一种干簧管继电器触点用多层膜结构及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种干簧管继电器触点用多层膜结构及其制备方法，该多层膜结构由基体上依次沉积的钼底层、渐变涂层、硬质涂层以及纳米涂层构成，由于其以表层的纳米层作为疲劳磨损层，可实现与低硬度膜层具有相同的表面接触面积，减小接触疲劳磨损，而纳米涂层以下的硬质涂层可满足无疲劳磨损的性能要求，进而使该多层膜结构在使用过程中能够保持稳定的低接触电阻。该多层膜结构采用非平衡磁控直流或脉冲溅射方式制备，利用电磁场控制的等离子增强反应性，实现具有离子镀特点的触点磁控溅射镀膜工艺，具有操作简单，制备的多层膜结构性能佳等优点。
Description
技术领域
本发明公开涉及继电器的技术领域，尤其涉及一种干簧管继电器触点用多层膜结构及其制备方法。
背景技术
继电器作为一种常用的控制组件，可以用较小的电流控制较大的电流，具有控制电路与被控制电路之间的互动关系，在电路中起到自动调节、安全保护以及转换电路等作用。
干簧管继电器作为继电器中的一种，其性能与内部弹性磁簧端面触点材料的机械和电气特性密切相关。目前，主要采用两种方式来改善磁簧端面的触点性能，一种方式为在磁簧端面触点处镀一层贵金属铑或钌，使开关性能稳定的同时延长使用寿命长；另一种方式为在磁簧端面触点处镀一层钼厚膜，但上述两种方式在疲劳和寿命方面，均难以满足大功率干簧管的要求。
参见图1，干簧管主要由封闭的玻璃管1、弹性磁簧片2及触点膜层3组成，通过封闭的玻璃管1获得较大的开、关容量，固定和可动引线的触点部为高透磁率铁镍合金，表面粗糙度的下限为0.02μm、上限为0.08μm，弹性磁簧片2端面的触点膜层3也要达到此粗糙度要求，触点膜层3厚度要大于10μm以上，同时使弹性磁簧片2之间保持所需间距。一般电子束蒸发镀钼膜能够达到的表面粗糙度的上限大约在0.08μm，而使用溅射镀膜技术的镀钼膜在厚度达到15μm以上时，其表面粗糙度要求多高于要求的上限值。膜层粗糙度过大会造成膜接触疲劳磨损加快，磨损产生的粉尘量过多时会附着在触点膜层3周围，影响触点开合，干扰干簧管使其产生误动作。
在使用过程中，干簧管的触点膜层3在接触中产生接触疲劳磨损，磨损程度和磨损量主要取决于材料硬度，当材料硬度大于15GPa后，磨损量降低到可以忽略不记，但因为与低硬度材料表面磨损形式不同，高硬度的触点膜层3随接触疲劳磨损时间加长，表面接触面积会相对变小从而使接触电阻变得越来越大，以至于超过要求的接触电阻值，这个硬度和接触电阻值的矛盾一直没有得到更好的解决。
因此，如何研发一种新型的多层膜结构，以解决上述问题，成为人们亟待解决的问题。
发明内容
鉴于此，本发明提供了一种干簧管继电器触点用多层膜结构及其制备方法，以至少解决现有继电器触点膜层存在粗糙度大，容易产生接触疲劳磨损，导致接触电阻不稳定的问题。
本发明一方面提供了一种干簧管继电器触点用多层膜结构，该多层膜结构包括：基体、沉积在所述基体表面的钼底层、沉积在所述钼底层表面的渐变涂层、沉积在所述渐变涂层表面的硬质涂层以及沉积在所述硬质涂层表面的纳米涂层；
所述硬质涂层的硬度为15GPa～30GPa；
所述纳米涂层的硬度为5GPa～7GPa。
优选，所述基体为铁镍合金基体；
所述渐变涂层为碳化钼渐变涂层、氮化钼渐变涂层、碳化钼钨渐变涂层或氮化钼钨渐变涂层中的一种；
所述硬质涂层与所述渐变涂层相对应，为碳化钼层、氮化钼层、碳化钼钨层或氮化钼钨层中的一种；
所述纳米涂层为钼纳米涂层或钼与钼钨合金的纳米阶梯涂层。
进一步优选，所述钼底层的厚度为0.5μm～1μm。
进一步优选，所述渐变涂层的厚度为2μm～3μm。
进一步优选，所述硬质涂层的厚度为13μm～14μm。
进一步优选，所述纳米涂层的厚度为80nm～120nm。
本发明另一方面还提供了一种上述干簧管继电器触点用多层膜结构的制备方法，具体包括如下步骤：
1)将基体研磨抛光后，装入回转夹具放入真空室进行等离子轰击清洗，备用；
2)在溅射镀膜室内沿周向间隔设置有反射板，在溅射镀膜室外沿周向设置有电磁线圈，将步骤1)中等离子轰击清洗后的带有回转夹具的基体放入溅射镀膜室内进行回转，进行第一组钼靶对向非平衡磁控直流或脉冲溅射镀膜，在回转的基体表面上沉积钼膜，形成钼底层；
3)钼底层溅射完毕后，第一组钼靶溅射镀膜持续进行，并进行第二组钼靶或钼钨靶的对向非平衡磁控直流或脉冲溅射镀膜，在回转的基体表面上形成渐变涂层；
4)渐变涂层溅射完毕后，第一组钼靶溅射镀膜持续进行，并进行第二组钼靶或钼钨靶的对向非平衡磁控直流或脉冲溅射镀膜，在回转的基体表面上沉积硬质涂层；
5)硬质涂层溅射完毕后，第一组钼靶溅射镀膜持续进行，并进行第二组钼靶或钼钨靶的对向非平衡磁控直流或脉冲溅射镀膜，在回转的基体表面上形成纳米涂层；
其中，在步骤2)～步骤5)的溅射镀膜过程中，基体的加热温度为200℃～250℃,靶基距离基体的最短距离为50mm～70mm，基体的回转速度为10rpm～20rpm，第一组钼靶溅射镀膜的工艺参数为：氩气流量为20sccm～50sccm，工作压力为0.3Pa～0.5Pa，溅射功率密度为6W/cm2～12W/cm2，基体偏压电压为-80V～-100V；
步骤3)中第二组钼靶或钼钨靶溅射镀膜的工艺参数为：氩气流量为20sccm～40sccm，溅射功率密度由3W/cm2渐变到6W/cm2～12W/cm2，同时乙炔气体或氮气的流量由1sccm开始逐渐加到8sccm，工作压力为0.3Pa～0.6Pa，基体偏压电压为-80V～-100V；
步骤4)中第二组钼靶或钼钨靶溅射镀膜的工艺参数为：氩气流量为20sccm～40sccm，溅射功率密度为6W/cm2～12W/cm2，乙炔气体或氮气的流量为6sccm～8sccm，工作压力为0.3Pa～0.6Pa，基体偏压电压为-80V～-100V；
步骤5)中第二组钼靶或钼钨靶溅射镀膜的工艺参数为：氩气流量为20sccm～50sccm，工作压力0.3Pa～0.5Pa，溅射功率密度为6W/cm2～12W/cm2，基体偏压电压为-80V～-100V。
优选，步骤1)中基体在研磨抛光后、放入真空室之前，进行纯水超声波清洗，洗连续清洗3次，每次清洗时间为3min。
进一步优选，步骤1)中真空室内等离子轰击清洗的参数为：抽真空压力为3×10- 3Pa，清洗时间为5min，工作压力为1.5Pa～2Pa，轰击电压为600V～1200V，频率为40KHz～60KHz。
进一步优选，在步骤2)～步骤5)的溅射镀膜过程中，所述电磁线圈的中心磁场强度为25G～75G。
本发明提供的干簧管继电器触点用多层膜结构，由基体上依次沉积的钼底层、渐变涂层、硬质涂层以及纳米涂层构成，由于其以表层的纳米层作为疲劳磨损层，可实现与低硬度膜层具有相同的表面接触面积，减小接触疲劳磨损，而纳米涂层以下的硬质涂层可满足无疲劳磨损的性能要求，进而使该多层膜结构在使用过程中能够保持稳定的低接触电阻。
本发明提供的干簧管继电器触点用多层膜结构的制备方法，采用非平衡磁控直流或脉冲溅射方式，利用电磁场控制的等离子增强反应性，实现具有离子镀特点的触点磁控溅射镀膜工艺，具有操作简单，制备的多层膜结构性能佳等优点。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明的公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中干簧管的结构示意图；
图2为实施例中提供的一种干簧管继电器触点用多层膜结构的示意图；
图3为实施例1中溅射镀膜室在镀膜状态下的结构示意图；
图4为实施例2、3中溅射镀膜室在镀膜状态下的结构示意图；
图5为实施例1中制备的多层膜结构的表面微观形貌图；
图6为实施例2中制备的多层膜结构的表面微观形貌图；
图7为实施例3中制备的多层膜结构的表面微观形貌图；
图中，1-玻璃管、2-弹性磁簧片、3-触点膜层、4-电磁线圈、5-第一组钼靶、6-挡板、7-基体、8-反射板、9-钼钨靶、10-第二组钼靶、71-钼底层、72-渐变涂层、73-硬质涂层、74-纳米涂层。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
鉴于现有技术中干簧管继电器触点存在的粗糙度大，容易产生接触疲劳磨损，导致接触电阻不稳定的问题，本实施方案提供了一种干簧管继电器触点用多层膜结构，参见图2，该干簧管继电器触点用多层膜结构，包括：基体7、沉积在基体7表面的钼底层71、沉积在钼底层71表面的渐变涂层72、沉积在渐变涂层72表面的硬质涂层73以及沉积在硬质涂层73表面的纳米涂层74；其中，硬质涂层73的硬度为15GPa～30GPa，纳米涂层74的硬度为5GPa～7GPa。
上述实施方案中的多层膜结构，表层为纳米涂层，使用时，该纳米涂层直接参与接触，作为疲劳磨损层，可实现与低硬度膜层具有同样的表面接触面积，而在纳米涂层以下为硬质涂层，该硬质涂层的硬度为15GPa～30GPa，可满足无疲劳磨损的性能要求，而渐变涂层和钼底层主要是为了实现由基体到硬质涂层的材质过渡，降低由于材质变换而产生的内应力变化，防止发生涂层脱落的现象，以确保其性能要求。
上述多层膜结构中，基体7为铁镍合金基体，渐变涂层72为碳化钼渐变涂层、氮化钼渐变涂层、碳化钼钨渐变涂层或氮化钼钨渐变涂层中的一种；硬质涂层73与渐变涂层72相对应，当渐变涂层72为碳化钼渐变涂层时，硬质涂层73为碳化钼层；当渐变涂层72为氮化钼渐变涂层时，硬质涂层73为氮化钼层；当渐变涂层72为碳化钼钨渐变涂层时，硬质涂层73为碳化钼钨层；当渐变涂层72为氮化钼钨渐变涂层时，硬质涂层73为氮化钼钨层。纳米涂层74为钼纳米涂层或钼与钼钨合金的纳米阶梯涂层。
上述实施方案中的多层膜结构在制作时，通常钼底层71的厚度为0.5μm～1μm，渐变涂层72的厚度为2μm～3μm，硬质涂层73的厚度为13μm～14μm，纳米涂层74的厚度为80nm～120nm。
上述多层膜结构的具体制备方法，具体如下：
1)将基体研磨抛光至表面粗糙度小于0.02μm后，装入回转夹具放入真空室进行等离子轰击清洗，备用；
2)在溅射镀膜室内沿周向间隔设置有反射板，在溅射镀膜室外沿周向设置有电磁线圈，其中，反射板用来约束溅射靶等离子放电，并增强等离子密度；电磁线圈用于对溅射靶电极进行磁场干涉，改变改变溅射靶放电等离子形式，增强中心区部位的等离子密度，从而使基体偏压电流增大，将步骤1)中等离子轰击清洗后的带有回转夹具的基体放入上述结构的溅射镀膜室内进行回转，进行第一组钼靶对向非平衡磁控直流或脉冲溅射镀膜，在回转的基体表面上沉积钼膜，形成钼底层；
3)钼底层溅射完毕后，第一组钼靶溅射镀膜持续进行，并进行第二组钼靶或钼钨靶的对向非平衡磁控直流或脉冲溅射镀膜，在回转的基体表面上形成渐变涂层；
4)渐变涂层溅射完毕后，第一组钼靶溅射镀膜持续进行，并进行第二组钼靶或钼钨靶的对向非平衡磁控直流或脉冲溅射镀膜，在回转的基体表面上沉积硬质涂层；
5)硬质涂层溅射完毕后，第一组钼靶溅射镀膜持续进行，并进行第二组钼靶或钼钨靶的对向非平衡磁控直流或脉冲溅射镀膜，在回转的基体表面上形成纳米涂层；
其中，在步骤2)～步骤5)的溅射镀膜过程中，基体的加热温度为200℃～250℃,靶基距离基体的最短距离为50mm～70mm，基体的回转速度为10rpm～20rpm，第一组钼靶溅射镀膜的工艺参数为：氩气流量为20sccm～50sccm，工作压力为0.3Pa～0.5Pa，溅射功率密度为6W/cm2～12W/cm2，基体偏压电压为-80V～-100V；
步骤3)中第二组钼靶或钼钨靶溅射镀膜的工艺参数为：氩气流量为20sccm～40sccm，溅射功率密度由3W/cm2渐变到6W/cm2～12W/cm2，同时乙炔气体或氮气的流量由1sccm开始逐渐加到8sccm，工作压力为0.3Pa～0.6Pa，基体偏压电压为-80V～-100V；
步骤4)中第二组钼靶或钼钨靶溅射镀膜的工艺参数为：氩气流量为20sccm～40sccm，溅射功率密度为6W/cm2～12W/cm2，乙炔气体或氮气的流量为6sccm～8sccm，工作压力为0.3Pa～0.6Pa，基体偏压电压为-80V～-100V；
步骤5)中第二组钼靶或钼钨靶溅射镀膜的工艺参数为：氩气流量为20sccm～50sccm，工作压力0.3Pa～0.5Pa，溅射功率密度为6W/cm2～12W/cm2，基体偏压电压为-80V～-100V。
上述步骤2)中的反射板相对溅射镀膜室壳体为绝缘状态，材质采用不锈钢，为了增强反射效果，并对反射板施加电压，使反射板作为活性电极，增强真空室等离子体密度，增强反射效果。
为了进一步提高基体的表面清洁度，作为技术方案的改进，步骤1)中基体在研磨抛光后、放入真空室之前，进行纯水超声波清，洗连续清洗3次，每次清洗时间为3min，进而将基体表面的污物冲洗干净。
步骤1)中真空室内等离子轰击清洗的参数为：抽真空压力为3×10-3Pa，清洗时间为5min，工作压力为1.5Pa～2Pa，轰击电压为600V～1200V，频率为40KHz～60KHz。
在步骤2)～步骤5)的溅射镀膜过程中，所述电磁线圈的中心磁场强度为25G～75G。
下面以具体的实施例对本发明进行更进一步的解释说明，但是并不用于限制本发明的保护范围。
实施例1
如图3所示，本实施例中的多层膜结构，沉积于铁镍合金基体7上，由内向外的第一层为钼底层，厚度为1.0μm；第二层为碳化钼渐变涂层，第二层的厚度为2.5μm；第三层为碳化钼涂层，厚度为13μm，硬度为12GPa；表层为钼的纳米涂层，厚度为100nm，硬度为5GPa。
本实施例中多层膜结构的制备方法，包括以下步骤：
1)基体7研磨抛光，使其表面粗糙度为0.02μm，再进行纯水超声波清洗，连续清洗3次，每次清洗时间为3min；然后将基体7装入回转夹具放入真空室内，抽真空至压力为3×10-3Pa，进行等离子轰击清洗，清洗时间为5min，工作压力为1.5Pa，轰击电压为650V，频率为40KHz，备用；
2)在溅射镀膜室内沿周向间隔设置有反射板8，反射板8用来约束溅射靶等离子放电，并增强等离子密度，在溅射镀膜室外沿周向设置有电磁线圈4，通过对溅射靶电极的磁场干涉，改变溅射靶放电等离子形式，增强中心区部位的等离子密度，从而使基体7偏压电流增大；
将等离子轰击清洗后的带有回转夹具的基体7放入溅射镀膜室内进行回转，进行第一组钼靶5的对向非平衡磁控直流或脉冲溅射镀膜，在回转的基体7表面上沉积钼膜；
该步骤中第一组钼靶5溅射镀膜的工艺参数为：氩气流量为40sccm，工作压力为0.5Pa，溅射功率密度为6W/cm2，基体7偏压电压为-80V；
3)钼底层溅射完毕后，第一组钼靶5溅射镀膜持续进行，并进行第二组钼靶10的对向非平衡磁控直流或脉冲溅射镀膜，在回转的基体7表面上形成渐变涂层，
该步骤中第二组钼靶10溅射镀膜的工艺参数为：氩气流量为40sccm，溅射功率密度由3W/cm2渐变到6W/cm2，同时乙炔气体的流量由1sccm开始逐渐加到8sccm，工作压力为0.6Pa，基体7偏压电压为-80V。
4)第一组钼靶5溅射镀膜持续进行，并进行第二组钼靶10的对向非平衡磁控直流或脉冲溅射镀膜，在回转的基体7表面上沉积硬质涂层；
该步骤中第二组钼靶10溅射镀膜的工艺参数为：氩气流量为40sccm，溅射功率密度为6W/cm2，乙炔气体的流量为8sccm，工作压力为0.6Pa，基体7偏压电压为-80V。
5)第一组钼靶5溅射镀膜持续进行，并进行第二组钼靶10的对向非平衡磁控直流或脉冲溅射镀膜，在回转的基体7表面上形成纳米涂层。
该步骤中第二组钼靶10的工艺参数为：氩气流量为40sccm，工作压力为0.5Pa，溅射功率密度6W/cm2，基体7偏压电压为-80V。
上述步骤2)～步骤5)中第一组钼靶5溅射镀膜的工艺参数始终保持一致。
上述溅射镀膜过程中基本条件为：基体7加热温度为250℃，靶基最短间距为60mm，基体7回转速度为15rpm；电磁线圈4的中心磁场强度为20G,反射板8相对溅射镀膜室为绝缘状态，不对反射板8施加电压。
按照本实施例所制备的多层膜硬度为12GPa，表面粗糙度为0.04μm，表面微观形貌如图5所示，此图采用JSM-IT00扫描电镜在加速电压10KV设置下所得。
实施例2
如图4所示，本实施例中的多层膜结构，沉积于铁镍合金基体7上，由内向外的第一层为钼底层，厚度为1.0μm；第二层为碳化钼钨渐变涂层，第二层的厚度为2.5μm；第三层为碳化钼钨涂层，厚度为13μm，硬度为22GPa；表层为钼和钼钨合金的纳米阶梯涂层，厚度为100nm，硬度为5GPa。
本实施例中多层膜结构的制备方法，包括以下步骤：
1)基体7研磨抛光，使其表面粗糙度为0.02μm，再进行纯水超声波清洗，连续清洗3次，每次清洗时间为3min；然后将基体7装入回转夹具放入真空室内，抽真空至压力为3×10-3Pa，进行等离子轰击清洗，清洗时间为5min，工作压力为1.5Pa，轰击电压为650V，频率为40KHz，备用；
2)在溅射镀膜室内设置有反射板8，反射板8用来约束溅射靶等离子放电，并增强等离子密度，在溅射镀膜室外设置有电磁线圈4，通过对溅射靶电极的磁场干涉，改变溅射靶放电等离子形式，增强中心区部位的等离子密度，从而使基体7偏压电流增大；
将等离子轰击清洗后的带有回转夹具的基体7放入溅射镀膜室内进行回转，进行第一组钼靶5的对向非平衡磁控直流或脉冲溅射镀膜，在回转的基体7表面上沉积钼膜；
该步骤中第一组钼靶5溅射镀膜的工艺参数为：氩气流量为40sccm，工作压力为0.5Pa，溅射功率密度为6W/cm2，基体7偏压电压为-80V；
3)钼底层溅射完毕后，第一组钼靶5溅射镀膜持续进行，并进行钼钨靶9的对向非平衡磁控直流或脉冲溅射镀膜，在回转的基体7表面上形成渐变涂层；
该步骤中钼钨靶9溅射镀膜的工艺参数为：氩气流量为40sccm，溅射功率密度由3W/cm2渐变到6W/cm2，同时乙炔气体的流量由1sccm开始逐渐加到8sccm，工作压力为0.6Pa，基体7偏压电压为-80V。
4)第一组钼靶5溅射镀膜持续进行，并进行钼钨靶9的对向非平衡磁控直流或脉冲溅射镀膜，在回转的基体7表面上沉积硬质涂层；
该步骤中钼钨靶9溅射镀膜的工艺参数为：氩气流量为40sccm，溅射功率密度为6W/cm2，乙炔气体的流量为8sccm，工作压力为0.6Pa，基体7偏压电压为-80V。
5)第一组钼靶5溅射镀膜持续进行，并进行钼钨靶9的对向非平衡磁控直流或脉冲溅射镀膜，在回转的基体7表面上形成纳米阶梯涂层。
该步骤中钼钨靶9溅射镀膜的工艺参数为：氩气流量为40sccm，工作压力0.5Pa，溅射功率密度为6W/cm2，基体7偏压电压为-80V。
上述步骤2)～步骤5)中第一组钼靶5溅射镀膜的工艺参数始终保持一致。
上述溅射镀膜过程中基本条件为：基体7加热温度为250℃，靶基最短间距为65mm，基体7回转速度为15rpm；电磁线圈4的中心磁场强度为20G，反射板8相对溅射镀膜室为绝缘状态，不对反射板8施加电压。
按照本实施例所制备的多层膜硬度为22GPa，表面粗糙度为0.04μm，表面微观形貌如图6所示，此图采用JSM-IT00扫描电镜在加速电压10KV设置下所得。
实施例3
如图4所示，本实施例中的多层膜结构，沉积于铁镍合金基体7上，由内向外的第一层为钼底层，厚度为1.0μm；第二层为碳化钼钨渐变涂层，第二层的厚度为3μm；第三层为碳化钼钨涂层，厚度为13μm，硬度为26GPa；表层为钼和钼钨合金的纳米阶梯涂层，厚度为100nm，硬度为5GPa。
本实施例中多层膜结构的制备方法，包括以下步骤：
1)基体7研磨抛光，使其表面粗糙度为0.02μm，再进行纯水超声波清洗，连续清洗3次，每次清洗时间为3min；然后将基体7装入回转夹具放入真空室内，抽真空至压力为3×10-3Pa，进行等离子轰击清洗，清洗时间为5min，工作压力为1.5Pa，轰击电压为800V，频率为40KHz，备用；
2)在溅射镀膜室内设置有反射板8，反射板8用来约束溅射靶等离子放电，并增强等离子密度，在溅射镀膜室外设置有电磁线圈4，通过对溅射靶电极的磁场干涉，改变溅射靶放电等离子形式，增强中心区部位的等离子密度，从而使基体7偏压电流增大；
将等离子轰击清洗后的带有回转夹具的基体7放入溅射镀膜室内进行回转，进行第一组钼靶5的对向非平衡磁控直流或脉冲溅射镀膜，在回转的基体7表面上沉积钼膜；
该步骤中第一组钼靶5溅射镀膜的工艺参数为：氩气流量为40sccm，工作压力为0.5Pa，溅射功率密度为6W/cm2，基体7偏压电压为-100V；
3)钼底层溅射完毕后，钼溅射镀膜持续进行，并进行钼钨靶9的对向非平衡磁控直流或脉冲溅射镀膜，在回转的基体7表面上形成渐变涂层；
该步骤中钼钨靶9溅射镀膜的工艺参数为：氩气流量为40sccm，溅射功率密度由3W/cm2渐变到6W/cm2，同时乙炔气体的流量由1sccm开始逐渐加到8sccm，工作压力为0.55Pa，基体7偏压电压为-100V。
4)第一组钼靶5溅射镀膜持续进行，并进行钼钨靶9的对向非平衡磁控直流或脉冲溅射镀膜，在回转的基体7表面上沉积硬质涂层；
该步骤中钼钨靶9溅射镀膜的工艺参数为：氩气流量为40sccm，溅射功率密度为6W/cm2，乙炔气体的流量为8sccm，工作压力为0.55Pa，基体7偏压电压为-100V。
5)第一组钼靶5溅射镀膜持续进行，并进行钼钨靶9的对向非平衡磁控直流或脉冲溅射镀膜，在回转的基体7表面上形成纳米阶梯涂层。
该步骤中钼钨靶9溅射镀膜的工艺参数为：氩气流量为40sccm，工作压力0.5Pa，溅射功率密度为6W/cm2，基体7偏压电压为-100V。
上述步骤2)～步骤5)中第一组钼靶5溅射镀膜的工艺参数始终保持一致。
上述溅射镀膜过程中基本条件为：基体7加热温度为200℃，靶基最短间距为70mm，基体7回转速度为15rpm；电磁线圈4的中心磁场强度为30G，反射板8相对溅射镀膜室为绝缘状态，不对反射板8施加电压。
按照本实施例所制备的多层膜硬度为26GPa，表面粗糙度为0.03μm，表面微观形貌如图7所示，此图采用JSM-IT00扫描电镜在加速电压10KV设置下所得。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种干簧管继电器触点用多层膜结构，其特征在于，包括：基体(7)、沉积在所述基体(7)表面的钼底层(71)、沉积在所述钼底层(71)表面的渐变涂层(72)、沉积在所述渐变涂层(72)表面的硬质涂层(73)以及沉积在所述硬质涂层(73)表面的纳米涂层(74)；
所述硬质涂层(73)的硬度为15GPa～30GPa；
所述纳米涂层(74)的硬度为5GPa～7GPa。
2.根据权利要求1所述干簧管继电器触点用多层膜结构，其特征在于，所述基体(7)为铁镍合金基体；
所述渐变涂层(72)为碳化钼渐变涂层、氮化钼渐变涂层、碳化钼钨渐变涂层或氮化钼钨渐变涂层中的一种；
所述硬质涂层(73)与所述渐变涂层(72)相对应，为碳化钼层、氮化钼层、碳化钼钨层或氮化钼钨层中的一种；
所述纳米涂层(74)为钼纳米涂层或钼与钼钨合金的纳米阶梯涂层。
3.根据权利要求1所述干簧管继电器触点用多层膜结构，其特征在于，所述钼底层(71)的厚度为0.5μm～1μm。
4.根据权利要求1所述干簧管继电器触点用多层膜结构，其特征在于，所述渐变涂层(72)的厚度为2μm～3μm。
5.根据权利要求1所述干簧管继电器触点用多层膜结构，其特征在于，所述硬质涂层(73)的厚度为13μm～14μm。
6.根据权利要求1所述干簧管继电器触点用多层膜结构，其特征在于，所述纳米涂层(74)的厚度为80nm～120nm。
7.一种权利要求2所述干簧管继电器触点用多层膜结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将基体研磨抛光后，装入回转夹具放入真空室进行等离子轰击清洗，备用；
2)在溅射镀膜室内沿周向间隔设置有反射板，在溅射镀膜室外沿周向设置有电磁线圈，将步骤1)中等离子轰击清洗后的带有回转夹具的基体放入溅射镀膜室内进行回转，进行第一组钼靶对向非平衡磁控直流或脉冲溅射镀膜，在回转的基体表面上沉积钼膜，形成钼底层；
3)钼底层溅射完毕后，第一组钼靶溅射镀膜持续进行，并进行第二组钼靶或钼钨靶的对向非平衡磁控直流或脉冲溅射镀膜，在回转的基体表面上形成渐变涂层；
4)渐变涂层溅射完毕后，第一组钼靶溅射镀膜持续进行，并进行第二组钼靶或钼钨靶的对向非平衡磁控直流或脉冲溅射镀膜，在回转的基体表面上沉积硬质涂层；
5)硬质涂层溅射完毕后，第一组钼靶溅射镀膜持续进行，并进行第二组钼靶或钼钨靶的对向非平衡磁控直流或脉冲溅射镀膜，在回转的基体表面上形成纳米涂层；
其中，在步骤2)～步骤5)的溅射镀膜过程中，基体的加热温度为200℃～250℃,靶基距离基体的最短距离为50mm～70mm，基体的回转速度为10rpm～20rpm，第一组钼靶溅射镀膜的工艺参数为：氩气流量为20sccm～50sccm，工作压力为0.3Pa～0.5Pa，溅射功率密度为6W/cm2～12W/cm2，基体偏压电压为-80V～-100V；
步骤3)中第二组钼靶或钼钨靶溅射镀膜的工艺参数为：氩气流量为20sccm～40sccm，溅射功率密度由3W/cm2渐变到6W/cm2～12W/cm2，同时乙炔气体或氮气的流量由1sccm开始逐渐加到8sccm，工作压力为0.3Pa～0.6Pa，基体偏压电压为-80V～-100V；
步骤4)中第二组钼靶或钼钨靶溅射镀膜的工艺参数为：氩气流量为20sccm～40sccm，溅射功率密度为6W/cm2～12W/cm2，乙炔气体或氮气的流量为6sccm～8sccm，工作压力为0.3Pa～0.6Pa，基体偏压电压为-80V～-100V；
步骤5)中第二组钼靶或钼钨靶溅射镀膜的工艺参数为：氩气流量为20sccm～50sccm，工作压力0.3Pa～0.5Pa，溅射功率密度为6W/cm2～12W/cm2，基体偏压电压为-80V～-100V。
8.根据权利要求7所述干簧管继电器触点用多层膜结构的制备方法，其特征在于，步骤1)中基体在研磨抛光后、放入真空室之前，进行纯水超声波清洗，洗连续清洗3次，每次清洗时间为3min。
9.根据权利要求7所述干簧管继电器触点用多层膜结构的制备方法，其特征在于，步骤1)中真空室内等离子轰击清洗的参数为：抽真空压力为3×10-3Pa，清洗时间为5min，工作压力为1.5Pa～2Pa，轰击电压为600V～1200V，频率为40KHz～60KHz。
10.根据权利要求7所述干簧管继电器触点用多层膜结构的制备方法，其特征在于，在步骤2)～步骤5)的溅射镀膜过程中，所述电磁线圈的中心磁场强度为25G～75G。
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