[发明专利]一种复合镀层及其制备方法

说明书

本发明涉及电工材料技术领域，具体涉及一种复合镀层及其制备方法，所述复合镀层包括依次沉积于基材表面的银层、银‑石墨烯层和表面活性剂分子层。通过银层、银‑石墨烯层和表面活性剂层的协同作用，能够在金属基材表面形成致密的复合镀层，隔绝空气中腐蚀性气体，提高金属基材的耐腐蚀性。

技术领域

本发明涉及电工材料技术领域，具体涉及一种复合镀层及其制备方法。

背景技术

高压隔离开关是发电厂和变电站电气系统中重要的开关电器，其触头材料以铜基材料为主，如镀银纯铜的触头材料、铜钨系触头材料以及铜铍触头材料等。铜具有良好的导电和导热性能，且具有较大的强度和硬度，熔点较高，可加工性能好，但容易氧化，使表面接触电阻在使用过程中迅速增大，降低导电性能。为解决这一问题，通常在纯铜材料表面镀银以提高材料的抗氧化性，但是由于户外高压隔离开关长期暴露于自然环境中，大气中含有二氧化硫、氯气等强腐蚀性物质，镀银层会与含硫气体(H₂S、SO₂)发生反应，生成黑色的硫化银，造成电阻值异常；同时，镀银层长时暴露于潮湿空气中易腐蚀，会发生缓慢氧化，使得导电部位的接触电阻增大，导致高压隔离开关的导电性能降低。

石墨烯是典型的二维纳米材料，力学性能突出，表现为高强度、高模量，抗拉强度高达125GPa，弹性模量达1.1TPa，硬度比莫氏硬度10级的金刚石还高，且具有很好的韧性及优异的延展性，可以弯曲。石墨烯的热导率可达5000W/(mK)，与金属材料复合不仅能够获得良好的导热性能，而且能够大大减小增强体尺度，获得强韧化效果.石墨烯的比表面积理论值为2630m²/g，高比表面积使其在基体中具有更强的稳定性和分散性，因而具有更高的增强效率，利用石墨烯的突出特性进行镀银层复合材料改性能够弥补镀银层的各项不足，为沿海变电站内户外高压隔离开关电接触部位的缺陷失效问题的进一步改进提供新的研究思路。

例如，中国专利文献CN 106367785 A公开了一种无氰银石墨烯复合镀层，其通过先在铜基表面预镀银后再电镀银-石墨烯复合镀层制得，该方法改善了单一银镀层缓慢氧化的问题，但是镀层对于含硫气体的抗腐蚀性能依然有待提高。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的高压隔离开关易被腐蚀的缺陷，从而提供一种复合镀层及其制备方法。

为此，本发明提供一种复合镀层，包括依次沉积于基材表面的银层、银-石墨烯层和表面活性剂层。

优选的，所述银层厚度5-20μm，银-石墨烯层厚度10-30μm，表面活性剂分子层厚度为2-10nm。

优选的，表面活性剂分子层选用含巯基和/或硅的表面活性剂、咪唑啉两性表面活性剂、月桂酰肌氨酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或多种。

优选的，表面活性剂分子层选用月桂酰肌氨酸钠、3-巯基丙基三甲阳基硅烷、11-羟基-1-十一硫醇、月桂基咪唑啉、十二烷基硫酸钠中的一种或多种。

本发明进一步提供上述复合镀层的制备方法，包括以下步骤：在基材表面依次电镀镀银层和银-石墨烯层，然后浸泡于表面活性剂溶液中，干燥。

优选的，所述银-石墨烯层的镀液包括以下重量份组分：AgNO₃ 30～45份，石墨烯0.3～2份，KI 400～460份，K₂CO₃ 10～30份，分散剂0.6～4份。

优选的，所述石墨烯粒径为2-16μm。

优选的，所述分散剂为聚羧酸减水剂。

优选的，所述银层的镀液包括以下重量份组分：AgNO₃ 30～45份，KI 400～460份，K₂CO₃ 10～30份。

优选的，所述银-石墨烯层的镀液，和/或所述银层的镀液pH为7-12。