CN1187771C - 银基导电防冷焊薄膜及其制备方法 - Google Patents
银基导电防冷焊薄膜及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种银基导电防冷焊薄膜及其制备方法。薄膜的重量百分比组成为：二硫化钼5-15%、氟化镧0.1-4%、余量为银。本发明采用双离子束溅射方法成膜，具有较低的电阻率、较好的防止真空冷焊特性并与基体具有良好的结合强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种银基导电防冷焊薄膜及其制备方法。
背景技术
开闭式电触点是航天器电器不可缺少的元件之一，某些机构指令执行单元也常通过该类电触点的开闭实现控制指令。鉴于银具有优异的导电性能，有利于降低航天器的电力损耗，因此成为航天电子元器件常用的电触点材料。航天器在空间运行时，某些机构在压力低于10-3Pa的真空或超高真空环境中长期处于停止状态，电触点在此期间将在一定载荷下长期处于闭合的状态，在机构根据需要开始启动时，要求电触点必须及时开启以保证指令的及时实现。为了避免电触点在超高真空环境中发生真空冷焊，提高电触点的开启可靠性，可对电触点相互接触表面采用物理气相沉积薄膜进行防冷焊处理。要求该薄膜必须具备较低的电阻率和较好的防止真空冷焊特性并与基体材料具有良好的结合强度。
发明内容
本发明的目的是提供一种空间机构用银基导电防冷焊薄膜及其制备方法，薄膜具有较低的电阻率、较好的防止真空冷焊特性并与基体具有良好的结合强度。
本发明提出的银基导电防冷焊薄膜的重量百分比组成为：二硫化钼5-15％、氟化镧0.1-4％、余量为银。
本发明选用的金属银纯度大于99％。
本发明选用的二硫化钼纯度大于99％。
本发明选用的氟化镧其中氟离子大于24％。
本发明采用双离子束溅射方法成膜，具体制备方法依次包括如下步骤：
步骤一、合金靶的制备：将组成为：二硫化钼5-15％、氟化镧0.1-4％、余量为银的物料，采用热压烧结方法加工成Φ80-95mm，厚4-5mm的圆片状靶。
步骤二、基体的处理：将待镀膜工件放入有机溶剂中超声清洗。
步骤三、安装待镀膜工件：将清洗干净的待镀膜工件烘干后装入镀膜室，使工件与圆片状靶之间的靶距保持在20-30cm。
步骤四、离子束清洗处理：将真空室抽真空至本底气压≤1×10-3Pa，充入高纯氩0.03～0.05Pa，清洗离子束功率为9～12W。
步骤五、离子束溅射镀膜：镀膜氩气压为0.03～0.05Pa，溅射离子束功率为90～120W，清洗离子束功率为9～12W，镀膜结束后自然冷却至室温。
本发明选用的工作氩气纯度大于99％。
合金薄膜中加入适量二硫化钼，在不显著影响薄膜导电性的同时，可大幅度降低薄膜的摩擦系数，提高了薄膜防止真空冷焊的可靠性；加入氟化镧可细化薄膜晶粒，提高薄膜的致密度，从而有效地改善薄膜耐环境性能。
将本发明的导电防冷焊薄膜分别应用于风云二号卫星相关机构及其它型号相关机构，一系列考核试验结果表明均能满足空间机构电触点对导电性和防冷焊性能的要求。
本发明的主要优点是：
1.薄膜在10-7～10-8Pa真空环境中与其对偶件之间的粘着系数为α≤1×10-4，可以有效地防止电触点之间产生真空冷焊。
2.薄膜电阻率小于3.5×10-8Ω·m
3.接触电阻在载荷1.96N时，R≤50mΩ；随负荷增大，R值呈下降趋势。
4.薄膜与银基体的结合强度，按照JB/T 8554-1997标准采用划痕试验法检测，临界载荷Lc≥9.8N
本发明的润滑薄膜厚度为0.22μm，薄膜膜层厚度的不均匀度小于20％，由于具有以上优点，可作为空间机构电器电触点表面防冷焊薄膜。
具体实施方法
实施例1：
银基导电防冷焊薄膜的重量百分比组成为：二硫化钼5％、氟化镧0.5％、银94.5％。
将待镀膜工件放入分析纯丙酮中超声清洗15分钟，重复清洗3次后，放入红外烘箱中烘干，随后放入真空室中，使工件与靶之间的距离为25cm。
对真空室抽气，当本底气压达到1×10-3Pa后，给真空室充氩气，气压维持在0.04Pa，离子束清洗功率为9～12W。
将氩气气压维持于0.04Pa，开启溅射离子束，溅射功率为90～120W，同时保持清洗离子束功率为9～12W，镀膜25分钟。薄膜经检测其厚度为0.22μm。
性能指标：粘着系数α≤1×10-4
电阻率为1.86×10-8Ω·m
接触电阻在载荷1.96N时，R≤50mΩ
临界负荷Lc＝15N
实施例2：
银铟合金润滑薄膜的重量百分比组成为：二硫化钼10％、氟化镧1.0％、银89.0％。
性能指标：粘着系数α≤l×10-4
电阻率为2.75×10-8Ω·m
接触电阻在载荷1.96N时，R≤50mΩ
临界负荷Lc＝12N
实施例3：
银铟合金润滑薄膜的重量百分比组成为：二硫化钼12％、氟化镧0.5％、银87.5％。
性能指标：粘着系数α≤1×10-4
电阻率为3.32×10-8Ω·m
接触电阻在载荷1.96N时，R≤50mΩ
临界负荷Lc＝10N
Claims (2)
1、一种银基导电防冷焊薄膜，其特征在于重量百分比组成为：二硫化钼5-15％、氟化镧0.1-4％、余量为银。
2、如权利要求1所述的薄膜制备方法，该方法依次包括如下步骤：
步骤一、合金靶的制备：将组成为：二硫化钼5-15％、氟化镧0.1-4％、余量为银的物料，采用热压烧结方法加工成Φ80-95mm，厚4-5mm的圆片状靶；
步骤二、基体的处理：将待镀膜工件放入有机溶剂中超声清洗；
步骤三、安装待镀膜工件：将清洗干净的待镀膜工件烘干后装入镀膜室，使工件与圆片状靶之间的靶距保持在20-30cm；
步骤四、离子轰击处理：将真空室抽真空至本底气压≤1×10-3Pa，充入高纯氩0.03～0.05Pa，清洗离子束功率为9～12W；
步骤五、离子镀膜：镀膜氩气压为0.03～0.05Pa，溅射离子束功率为90～120W，清洗离子束功率为9～12W，镀膜结束后自然冷却至室温。
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