一种消抖的按键及其制备方法

申请号 CN201410347066.8 申请日 2014-07-21 公开(公告)号 CN104112616A 公开(公告)日 2014-10-22
申请人 南通万德科技有限公司; 发明人 韩辉升; 王振兴; 丁阳; 张红梅; 东志豪; 施捷;
摘要 本 发明 公开了一种消抖的按键及其制备方法,按键由 橡胶 基材和具有三层层状结构的金属触点构成。在金属触点的表面,以电 镀 或 化学镀 的方法镀有一层 锡 合金 或铅合金。这样镀有锡合金或铅合金的金属触点,具有良好的抗触点抖动性能和耐 电弧 烧蚀性能,这种金属触点和橡胶进一步复合成型,制备消抖的橡胶按键。
权利要求

1.一种消抖的按键,其特征在于:按键由橡胶基材和金属触点构成,其中金属触点是具有三层层状结构的层状复合体;第一层为0.1mm至10mm厚的橡胶层,第二层为0.01mm至
1.0mm厚的含镁、、铬、锰、、钴、镍、、锌、铌、钼、、钽或钨的金属薄片层,第三层为0.01-10微米厚锡合金层或铅合金镀层;其中,第三层是由以下三种方法中的任意一种形成的:
第一种方法是将第一层和第二层的复合体浸渍在含有可溶性的锡化合物或铅化合物的电镀液中,用电镀的方法,将锡合金或铅合金选择性地沉积上去在复合体中的金属面上而形成的;
第二种方法是将第一层和第二层的复合体浸渍在含有可溶性的锡化合物或铅化合物的化学镀液中,用化学沉积的方法,将锡合金或铅合金选择性地沉积到复合体中的金属表面上而形成的;
第三种方法是用化学镀或电镀的方法在第二层金属基材的一面或两面,镀上锡合金或铅合金,然后,将金属基材和橡胶复合,形成具有橡胶层、金属薄片层和镀层的三层结构的层状复合体。
2.根据权利要求1所述的消抖的按键,其特征在于:橡胶基材是由天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、聚酯橡胶、甲基乙烯基橡胶或甲基乙烯基苯基硅橡胶制备而成的;橡胶基材优选为由三元乙丙橡胶、甲基乙烯基硅橡胶或甲基乙烯基苯基硅橡胶制备而成。
3.根据权利要求1所述的消抖的按键,其特征在于:在制备金属触点第三层的第一种方法和第二种方法中,第一层是由疏性橡胶构成的;所述的疏水性橡胶是由于橡胶分子链上羧基、羟基、羰基、氨基、酰胺基、腈基、硝基、卤基、巯基、磺酸根和苯磺酸根含量低,从而使橡胶表面的水接触大于65º的橡胶材料,或者,是由于橡胶中不含或含有少量的亲水性的填料或添加剂,从而使橡胶表面的水接触角大于65º的橡胶材料。
4.根据权利要求1和 3所述的消抖的按键,其特征在于:所述的疏水性橡胶由非极性或极性弱的橡胶制备而成;优选由三元乙丙橡胶、甲基乙烯基硅橡胶或甲基乙烯基苯基硅橡胶制备而成。
5.根据权利要求1所述的消抖的按键,其特征在于:所述的金属薄片层为具有凸点或凹点的金属片材、具有凸线条或凹线条的金属片材、具有凸面或凹面的金属片材、具有面积
2
小于1mm 的小孔的金属片材、金属网、金属泡沫或者金属纤维烧结毡;金属材质为镁、铝、钛、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、铌、钼、银、锡、钽、钨或含有这些元素的合金;所述的金属薄片是单一金属材质的或由不同金属材质层状复合形成。
6.根据权利要求1或5所述的消抖的按键,其特征在于:所述的金属薄片层的金属薄片由0.01-1.0mm厚的不锈、铜或铜合金、镍或镍合金薄片构成,在不锈钢、铜或铜合金、镍或镍合金薄片的一面或两面,镀有0.01-10微米的纯镍层或镍合金层、纯钴层或钴合金层、钼或钼合金层;不锈钢、铜或铜合金、镍或镍合金薄片上的纯镍层或镍合金层、纯钴层或钴合金层、钼或钼合金是由真空镀膜、电镀或化学镀的方法制备的。
7.一种消抖的按键的制备方法,其特征在于:消抖的按键的制备包括如下步骤:
(1)金属薄片的处理:金属薄片为0.01mm至1.0mm厚的不锈钢、铜或铜合金、镍或镍合金薄片;用清洗剂有机溶剂对金属薄片进行除油、清洗;或通过喷砂、打磨将金属薄片进行表面机械粗化处理;或通过化学蚀刻处理以处理出直径小于1mm的凹坑或凸点;或在金属薄片的一面或两面,用电镀或化学镀的方法镀有0.1微米至10微米的纯镍层或镍合金层、钴或钴合金层;然后用清洗剂和有机溶剂对所得到的金属薄片进行除油、清洗;
(2)疏水性橡胶与金属薄片的粘合处理:疏水性橡胶层通过热硫化粘合和热硫化成型,粘合在涂有底涂剂或粘合促进剂的金属薄片上,形成层状的复合片材;或者将具有自粘性的疏水性橡胶,通过热硫化粘合和热硫化成型,粘合在涂覆有底涂剂或没有涂覆底涂剂的金属薄片上,形成层状的复合片材;
(3)切割处理:将上述步骤中的复合片材分割或冲切成包括疏水性橡胶层和金属薄片层的直径为2-10mm的圆柱体;或者将上述步骤中的复合片材分割或冲切成横截面为椭圆形、多边形、十字形、星形或者新月形或它们的任意组合的物体;用性清洗液清洗约5分钟,水洗,然后用5%的盐酸清洗约1分钟,然后用去离子水清洗干净,沥干;
(4)镀层的制备:将上述圆柱体,浸渍在含有可溶性锡或铅的化合物的化学镀液中,搅拌,用化学镀的方法在圆柱体或物体的金属表面形成镀层;或者,将上述圆柱体放入含有可溶性锡或铅的化合物的化学镀液的滚筒中,让滚筒转动,用化学镀的方法在上述圆柱体的金属表面,形成镀层;
化学镀液中含有5-100g/L的可溶性锡化合物或铅化合物、5-100g/L的络合剂、
5-100g/L的还原剂、2-50g/L的pH调节剂;
(5)清洗、干燥:取出上述被镀物,用蒸馏水或去离子水漂洗、沥干、冷吹干或放在
70℃的恒温烘箱中烘干,即得到金属面层镀有锡合金或铅合金的触点;
(6) 镀后处理:将上述步骤所得的触点,应用于步骤(7),或者在应用于步骤(7)之前或之后,对镀有锡合金或铅合金的触点进行镀后处理,镀后处理的方法是:
在触点锡合金或铅合金的表面,施加一层水溶性的或有机溶剂型的锡合金保护剂或锡镀层表面抗化剂;或者在触点表面涂一层不导电的具有灭弧润滑效果的润滑油、锂基脂或有机硅脂的复合物,优选选用商品化的灭弧脂;或将镀有锡合金的触点,用含铅的碱性溶液进行处理,使触点表面的部分锡被铅置换,在触点表面形成锡铅合金;
(7)将上述金属触点与橡胶进行热硫化粘合和热硫化成型,成型时上述金属触点中的橡胶层与其它橡胶结合,制备成消抖的橡胶按键;
或者把上述步骤变更为先制备镀层, 然后在将有镀层的金属薄片与疏水性橡胶层进行粘合处理,制备有镀层的复合片材。
8.一种消抖的按键的制备方法,其特征在于:消抖的按键的制备包括如下步骤:
(1)金属薄片层的处理:金属薄片层为0.01-1.0mm厚的不锈钢、铜或铜合金、镍或镍合金薄片;在不锈钢、铜或铜合金、镍或镍合金薄片的一面或两面,或用机械打磨、喷砂和化学蚀刻进行粗化处理,或真空镀膜、电镀或化学镀的方法镀有0.05-10微米的纯镍层或镍合金层、纯钴层或钴合金层、钼或钼合金层,或只做清洗处理;
(2)疏水性橡胶层与金属薄片层的粘合处理:疏水性橡胶层通过热硫化粘合和热硫化成型,粘合在涂有底涂剂或粘合促进剂的金属薄片层上,形成复合片材;或者将具有自粘性的疏水性橡胶,通过热硫化粘合和热硫化成型,粘合在涂覆有底涂剂或没有涂覆底涂剂的金属薄片层上,形成复合片材;
(3)镀层的制备:将上述复合片材,浸渍在含有可溶性锡或铅的化合物的点镀液中,用电镀的方法在复合片材的金属表面形成锡合金或铅合金镀层;
镀液中含有5-100g/L的可溶性锡化合物或铅化合物、0-100g/L的络合剂、10-120g/L的pH调节剂
(4) 镀后处理:将上述步骤所得的片材,应用于步骤(5),或者在应用于步骤(5)之前或之后,对镀有锡合金或铅合金的片材进行镀后处理,镀后处理的方法是:
在片材锡合金或铅合金的表面,施加一层水溶性的或有机溶剂型的锡合金保护剂或锡镀层表面抗氧化剂;或者在片材锡合金或铅合金的表面涂一层不导电的具有灭弧润滑效果的润滑油、锂基脂或有机硅脂的复合物,优选选用商品化的灭弧脂;或将镀有锡合金的片材,用含铅的碱性溶液进行处理,使片材表面的部分锡被铅置换,在片材表面形成锡铅合金;
(5)切割处理:将上述步骤中的复合片材分割或冲切成包括橡胶层和金属薄片层和镀层的直径为2-10mm的圆柱体;
(6)将上述圆柱体作为金属触点与橡胶进行热硫化粘合和热硫化成型,成型时上述金属触点中的橡胶层与其它橡胶结合,制备成橡胶按键;
或者把上述步骤变更为先制备镀层, 然后在将有镀层的金属薄片与疏水性橡胶层进行粘合处理,制备有镀层的复合片材。
9.根据权利要求7或8所述的消抖的按键的制备方法,其特征在于:制备所述的锡合金镀层或铅合金镀层的电镀液或化学镀液中,同时含有可溶性锡化合物和可溶性铅化合物;作为优化,制备所述的锡合金镀层或铅合金镀层的电镀液或化学镀液中,含有5-100g/L的氯化亚锡和氯化铅,其中氯化亚锡和氯化铅的重量比为1:5-1:100。
10.根据权利要求7或8所述的消抖的按键的制备方法,其特征在于:制备所述的锡合金镀层或铅合金镀层的电镀液或化学镀液中,含有0.05-50g/L的光亮剂;所述的光亮剂为甲、乙醛、β-酚、2-甲基醛缩苯胺、苄叉丙、枯茗醛、二苯甲酮、氯苯甲醛、平平加、西佛碱、丁炔二醇、丙炔醇、1-二乙胺基丙-2-炔、乙氧化丙炔醇、邻磺酰苯甲酰亚胺、邻磺酰苯酰亚胺钠、乙烯基磺酸钠、丙炔磺酸钠、吡啶-2-羟基丙磺酸内盐、烷基酚聚氧乙烯醚或市售的商品化的电镀或化学镀光亮剂。

说明书全文

一种消抖的按键及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明具体涉及一种电电子产品中的开关电路中两个导体之间可通过相互接触从而可供电流通过的零部件(也就是电触头或触点)及其制备方法。

背景技术

[0002] 在含有金属触点的机械式开关接通或断开时,由于触点的弹性作用,触点可能不会上稳定地接通或断开,而是在接通或断开的瞬间产生一连串的抖动,也就是一连串的接通和断开。抖动时间可达20毫秒以上。触点抖动(或按键抖动、开关抖动)会引起一次人工开关操作被误读多次。这种抖动,轻者会造成电路“连击”响应,严重的会导致电路设计彻底失败,导致各种事故。因此,在一些应用中,必须消除触点抖动。消除触点抖动的方法有硬件法和软件法等方法。硬件法就加去抖动电路,软件法有延迟法和采样法。这些方法在以下文献中进行了介绍:[1]. 李洪宇,黄鹤松,姬培峰. 防止机械抖动的三种可靠方法[J], 电子元器件应用,2004,6(6),53-55.
[1]. 曾旖,奚大顺,李向阳. 按键开关的抖动与消除方法[J], 电子世界,2005,(9),
55-56.
[2]. 方龙,肖献保,李威. 关于消除按键机械抖动的研究[J],广西轻工业,2008,(1), 92,105.
申请号为201110340157.5的专利文件“一种消除按键抖动的方法、装置及键盘”、申请号为:200910058845.5的专利文件“一种去除按键抖动的方法和系统”公开了通过按键信息的处理方法和系统来消除按键抖动的。申请号为201310004739.5的专利文件“一种防抖动电路” 和申请号为201210555174.5的专利文件“一种消除机械抖动的开关电路”都是通过防抖动电路来消除抖动。申请号为200780034448.3的专利文件“开关电路和相关的去抖动方法”是通过西格玛-德尔塔调制器对开关的输出量进行去抖动处理。美国专利7809867 “Keypad de-bouncing apparatus and method”和美国专利申请20110004711“Keypad de-bouncing apparatus and method”也是通过电路设计来消除按键抖动。无论是硬件法还是软件法,都是通过电路、电路硬件或软件来消除触点和按键的抖动的影响。本发明将通过在触点的金属材质上一层合金或铅合金,从根本上弱化或消除触点抖动,并且同时提高触点的耐电弧烧蚀性能或使用寿命。
[0003] 本专利权人的申请专利号为201110193369.5 的发明提供了一种“麻面金属与橡胶复合导电粒”,由金属面层与橡胶基体粘合而成,或者粘合后分切而成。金属面层为麻面,具有凹坑、凸点或者两者均有;凹坑或凸点在金属面层的外表面、内表面或者两个表面均有。凹坑的深度小于金属面层厚度,凸点的高度不小于金属面层厚度的十分之一。金属面层的材质为金属或合金,外表面可镀金、、镍、铬、铑、锌、钼、锡、钴、钨或以及它们的合金;橡胶基体为橡胶或聚酯橡胶等;金属面层与橡胶基体之间可有粘接层,粘接层为热硫化胶粘剂、底涂剂或为与橡胶基体相同的材质。金属面层内表面可涂有偶联剂等助剂。本发明的金属面层强度高、导电性稳定,粘接层强度高,橡胶基体弹性足。但该发明没有为解决导电粒的抖动问题和电弧烧蚀问题提出解决方案。该发明也没有提出如何在金属面层的外表面上获得一层或多层镀层的具体方法,没有说明如何让金属镀层选择性地沉积在金属的表面上而不沉积在橡胶的方法。

发明内容

[0004] 本发明公开的一种消抖的按键由橡胶基材和金属触点构成,其中金属触点是具有三层层状结构的层状复合体,典型的形状是圆柱型的或椭圆柱型的;金属触点的第一层为0.1mm至10mm厚的橡胶层,第二层为0.01mm至1.0mm厚的含镁、铝、、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、铌、钼、银、锡、钽或钨的金属薄片层,第三层为0.01-10µm厚锡合金镀层或铅合金镀层,如图1所示;其中,第三层是由以下三种方法中的任意一种形成的:
第一种方法是将第一层和第二层的复合体浸渍在含有可溶性的锡化合物或铅化合物的电镀液中,用电镀的方法,将锡合金或铅合金选择性地沉积上去在复合体中的金属面上而形成的;
第二种方法是将第一层和第二层的复合体浸渍在含有可溶性的锡化合物或铅化合物的化学镀液中,用化学沉积的方法,将锡合金或铅合金选择性地沉积到复合体中的金属表面上而形成的;
第三种方法是用化学镀或电镀的方法在第二层金属基材的一面或两面,镀上锡合金或铅合金,然后,将金属基材和橡胶复合,形成具有橡胶层、金属薄片层和镀层的三层结构的层状复合体。
[0005] 由这三种方法,都可得到标示在图1中的金属触点。
[0006] 这种消抖的按键中的橡胶基材是由天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、聚氨酯橡胶、甲基乙烯基硅橡胶或甲基乙烯基苯基硅橡胶制备而成的;橡胶基材优选由三元乙丙橡胶、甲基乙烯基硅橡胶或甲基乙烯基苯基硅橡胶制备而成。橡胶基材的材质最好和金属触点中疏性橡胶层的材质相同,以便两者在热硫化粘合时获得良好的粘合强度。
[0007] 在上述制备金属触点第三层(锡合金镀层或铅合金镀层)的第一种方法和第二种方法中,第一层是由疏水性橡胶构成的;所述的疏水性橡胶是由于橡胶分子链上羧基、羟基、羰基、氨基、酰胺基、腈基、硝基、卤基、巯基、磺酸根和苯磺酸根含量低,从而使橡胶表面的水接触大于65º的橡胶材料,或者,是由于橡胶中不含或含有少量的亲水性的填料或添加剂,从而使橡胶表面的水接触角大于65º的橡胶材料。
[0008] 疏水性橡胶对水具有排斥能力,水不能在疏水性橡胶表面铺展开来。为了实现的选择性电镀或化学镀,在由第一层疏水性橡胶层和第二层金属薄片的复合体中的橡胶材质的疏水性越高越好。为了使沉积在第一层疏水性橡胶层上的金属少得可以忽略不计,橡胶基材的水接触角需大于65º。橡胶分子链上羧基、羟基、羰基、氨基、酰胺基、腈基、硝基、卤基、巯基、磺酸根和苯磺酸根,将增大橡胶的极性和亲水性。特别是羧基、羟基、磺酸根和苯磺酸根,将极大的增大橡胶的极性和亲水性。因此必须控制橡胶中这些基团的含量。高腈基含量的丁腈橡胶和氢化丁腈橡胶、端羧基液体丁腈橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、氯醚橡胶、丙烯酸酯橡胶、聚氨酯橡胶等极性橡胶,以及亲水化的橡胶(如亲水性硅橡胶)、水膨胀橡胶、含有大量亲水性或吸水性填料的橡胶材料、含有表面活性剂或抗静电剂的橡胶材料等材料的极性大、或材料表面的极性大,不宜在本发明中开关触点中使用。如果使用这样的橡胶材料,在进行电镀或化学镀时,将使金属也或多或少地沉积在这些橡胶材料上。如果橡胶材料上有金属的沉积层,将不仅浪费镀液,而且不利于橡胶材质与其它橡胶材质的热硫化粘合或热塑性粘合,而这种热硫化粘合是后续加工中所必需的。
[0009] 作为优化,所述的疏水性橡胶层由非极性或极性弱的橡胶制备而成。作为进一步的优化,所述的疏水性橡胶层由三元乙丙橡胶、甲基乙烯基硅橡胶或甲基乙烯基苯基硅橡胶制备而成。三元乙丙橡胶、甲基乙烯基硅橡胶和甲基乙烯基苯基硅橡胶是非极性橡胶,疏水性强,同时它们的耐候性好,在大气中能长期保持良好的弹性,因此,它们是所述的疏水性橡胶层的优先选用的材料。
[0010] 在上述制备金属触点第三层(锡合金镀层或铅合金镀层)的第三种方法中,对第一层橡胶的疏水性不作严格要求。疏水性不强的橡胶也可以用来制作金属触点中的橡胶层。
[0011] 本发明中的金属薄片层为具有凸点或凹点的金属片材、具有凸线条或凹线条的金2
属片材、具有凸面或凹面的金属片材、具有面积小于1mm 的小孔的金属片材、金属网、金属泡沫或者金属纤维烧结毡;金属材质为镁、铝、钛、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、铌、钼、银、锡、钽、钨或含有这些元素的合金;所述的金属薄片是单一金属材质的或不同金属材质层状复合的。金属薄片层的材质优选化学稳定性较好、电导率较高且价格比较低的金属或合金。
[0012] 作为优化,所述的金属薄片层的金属薄片由0.01-1.0mm厚的不锈、铜或铜合金、镍或镍合金薄片构成,在不锈钢、铜或铜合金、镍或镍合金薄片的一面或两面,或镀有0.01-10µm的纯镍层或镍合金层、纯钴层或钴合金层;不锈钢、铜或铜合金、镍或镍合金薄片上的纯镍层或镍合金层、纯钴层或钴合金层是由真空镀膜、电镀或化学镀的方法制备的。
[0013] 作为优化,所述的第二层的金属薄片由0.01-1.0mm厚的不锈钢、铜或铜合金、镍或镍合金薄片构成,在不锈钢、铜或铜合金、镍或镍合金薄片的一面或两面,镀有0.1-10mm的纯镍层或镍合金层;不锈钢、铜或铜合金、镍或镍合金薄片上的镍合金层是由真空镀膜、电镀或化学镀的方法制备的。在不锈钢、铜或铜合金、镍或镍合金薄片上镀一纯镍层或镍合金层,钴或钴合金、钼或钼合金,可以提高金属薄片与镀层的粘合强度,避免镀层在触点使用过程中脱落。
[0014] 金属薄片的厚度不宜过薄。如果第二层的金属薄片厚度低于0.01mm,就不能很好地支撑镀层,在与橡胶复合之前、之中或之后的加工中容易破裂。如果第二层的金属薄片太厚,就会增加触点的整体硬度,分割或冲切加工变得困难,同时浪费金属材料。所以,金属薄片的厚度,不宜大于1.0mm。
[0015] 预先将第一层的疏水性橡胶层和第二层的金属薄片制成层状复合体,是为了方便将层状复合体作为触点应用于制备橡胶按键。层状复合体上的疏水性橡胶,可直接与其它橡胶进行热硫化粘合或热塑性粘合而形成橡胶按键。如果将没有橡胶层的金属薄片和其它橡胶进行热硫化粘合或热塑性粘合而形成橡胶按键,就会在模塑过程中发生溢胶现象。所谓溢胶现象,是指在模塑过程中,橡胶溢到触点的正面,从而影响触点的导电性能。触点上有溢胶现象,对触点的质量来说是不可接受的。
[0016] 本发明的公开的一种消抖的按键的制备方法包括如下步骤:(1)金属薄片的处理:金属薄片为0.01mm至1.0mm厚的不锈钢、铜或铜合金、镍或镍合金薄片;用清洗剂有机溶剂对金属薄片进行除油、清洗;或通过喷砂、打磨将金属薄片进行表面机械粗化处理;或通过化学蚀刻处理以处理出直径小于1mm的凹坑或凸点;或在金属薄片的一面或两面,用电镀或化学镀的方法镀有0.1微米至10微米的纯镍层或镍合金层、纯钴层或钴合金层;然后用清洗剂和有机溶剂对所得到的金属薄片进行除油、清洗;
(2)疏水性橡胶与金属薄片的粘合处理:疏水性橡胶层通过热硫化粘合和热硫化成型,粘合在涂有底涂剂或粘合促进剂的金属薄片上,形成层状的复合片材;或者将具有自粘性的疏水性橡胶,通过热硫化粘合和热硫化成型,粘合在涂覆有底涂剂或没有涂覆底涂剂的金属薄片上,形成层状的复合片材;
(3)切割处理:将上述步骤中的复合片材分割或冲切成包括疏水性橡胶层和金属薄片层的直径为2-10mm的圆柱体,或者将上述步骤中的复合片材分割或冲切成横截面为椭圆形、多边形、十字形、星形或者新月形或它们的任意组合的物体;用性清洗液清洗约5分钟,水洗,然后用5%的盐酸清洗约1分钟,然后用去离子水清洗干净,沥干;
(4)镀层的制备:将上述圆柱体或物体,浸渍在含有可溶性锡化合物或铅化合物的化学镀液中,搅拌,用化学镀的方法在圆柱体或物体的金属表面形成镀层;或者,将上述圆柱体放入含有可溶性锡化合物或铅化合物的化学镀液的滚筒中,让滚筒转动,用化学镀的方法在上述圆柱体或物体的金属表面,形成镀层;
化学镀液中含有2.5-100g/L的可溶性锡化合物和/或铅化合物、5-150g/L的络合剂、
10-125g/L的还原剂、0-50g/L的pH调节剂;
所述的可溶性锡化合物是氯化亚锡、硫酸亚锡、四氯化锡、锡酸钠、氟酸锡、乙酸亚锡、草酸亚锡。乙酸亚锡和草酸亚锡不溶于水,使用前先用稀盐酸溶解。
[0017] 所述的可溶性铅化合物是氯化铅、硝酸铅、乙酸铅。
[0018] 所述的络合剂是含有柠檬酸钠、柠檬酸乙二胺四乙酸(EDTA)的钠盐、氨基三乙酸所述的还原剂是三氯化钛、次磷酸钠。
[0019] 所述的pH调节剂是氢化钾、氢氧化钠、氨水无机酸(如盐酸)或有机酸(如乳酸、苯磺酸)、强酸弱碱盐(如硫酸铵)或强碱弱酸盐(如醋酸钠、酸钠)。
[0020] 化学镀温度控制在50-95℃之间,以保证一定的反应速度。
[0021] 化学镀的时间控制10分钟到2小时之间,以保证镀层的厚度。通常镀层的厚度在0.3µm以上,就可使触点抖动的时间显著减少,甚至不抖动。
[0022] (5)清洗、干燥:取出上述被镀物,用蒸馏水或去离子水漂洗、沥干、冷吹干或放在70℃的恒温烘箱中烘干,即得到金属表面有锡合金或铅合金镀层的开关触点。
[0023] (6) 镀后处理:将上述步骤所得的触点,应用于步骤(7),或者在应用于步骤(7)之前或之后,对镀有锡合金或铅合金的触点进行镀后处理,镀后处理的方法是:在触点锡合金或铅合金的表面,施加一层水溶性的或有机溶剂型的锡合金保护剂或锡镀层表面抗氧化剂,或遵循发明专利申请号为03119045.6“锡镀层表面抗氧化剂及其使用工艺”所描述的方法;或者在触点表面涂一层不导电的具有灭弧润滑效果的润滑油、锂基脂或有机硅脂的复合物,优选选用商品化的灭弧脂;或将镀有锡合金的触点,用含铅的碱性溶液进行处理,使触点表面的部分锡被铅置换,在触点表面形成锡铅合金。
[0024] (7)将上述金属触点与橡胶进行热硫化粘合和热硫化成型,成型时上述金属触点中的橡胶层与其它橡胶结合,制备成消抖的橡胶按键。
[0025] 或者把上述步骤变更为先制备镀层, 然后在将有镀层的金属薄片与疏水性橡胶层进行粘合处理,制备有镀层的复合片材。
[0026] 本发明的公开的消抖的按键的另一种制备方法包括如下步骤:(1)金属薄片层的处理:金属薄片层为0.01-1.0mm厚的不锈钢、铜或铜合金、镍或镍合金薄片;在不锈钢、铜或铜合金、镍或镍合金薄片的一面或两面,或用机械打磨、喷砂和化学蚀刻进行粗化处理,或真空镀膜、电镀或化学镀的方法镀有0.05-10微米的纯镍层或镍合金层、纯钴层或钴合金层、钼或钼合金层,或只做清洗处理;
(2)疏水性橡胶层与金属薄片层的粘合处理:疏水性橡胶层通过热硫化粘合和热硫化成型,粘合在涂有底涂剂或粘合促进剂的金属薄片层上,形成复合片材;或者将具有自粘性的疏水性橡胶,通过热硫化粘合和热硫化成型,粘合在涂覆有底涂剂或没有涂覆底涂剂的金属薄片层上,形成复合片材;
(3)镀层的制备:将上述复合片材,浸渍在含有可溶性锡或铅的化合物的点镀液中,用电镀的方法在复合片材的金属表面形成锡合金或铅合金镀层;
镀液中含有5-100g/L的可溶性锡化合物或铅化合物、5-100g/L的络合剂、5-100g/L的还原剂、2-50g/L的pH调节剂;
(4) 镀后处理:将上述步骤所得的片材,应用于步骤(5),或者在应用于步骤(5)之前或之后,对镀有锡合金或铅合金的片材进行镀后处理,镀后处理的方法是:
在片材锡合金或铅合金的表面,施加一层水溶性的或有机溶剂型的锡合金保护剂或锡镀层表面抗氧化剂,或遵循发明专利申请号为03119045.6“锡镀层表面抗氧化剂及其使用工艺”所描述的方法;或者在片材锡合金或铅合金的表面涂一层不导电的具有灭弧润滑效果的润滑油、锂基脂或有机硅脂的复合物,优选选用商品化的灭弧脂;或将镀有锡合金的片材,用含铅的碱性溶液进行处理,使片材表面的部分锡被铅置换,在片材表面形成锡铅合金。
[0027] (5)切割处理:将上述步骤中的复合片材分割或冲切成包括橡胶层和金属薄片层和镀层的直径为2-10mm的圆柱体;(6)将上述圆柱体作为金属触点与橡胶进行热硫化粘合和热硫化成型,成型时上述金属触点中的橡胶层与其它橡胶结合,制备成橡胶按键。
[0028] 或者把上述步骤变更为先制备镀层, 然后在将有镀层的金属薄片与疏水性橡胶层进行粘合处理,制备有镀层的复合片材。
[0029] 制备所述的锡合金镀层或铅合金镀层的化学镀液或电镀液中,可同时含有可溶性锡化合物和可溶性铅化合物;作为优化,制备所述的锡合金镀层或铅合金镀层的镀液中,含有5-100g/L的氯化亚锡和氯化铅,其中氯化亚锡和氯化铅的重量比为5:1-100:1。这样所得的镀层中含有较多的锡和较少的铅。少量铅的存在,将抑制在存放和使用过程中,锡合金镀层长出“须状结晶”(或称为“须晶”)。
[0030] 在上述电镀镀液中或化学镀液中,含有0.05-2g/L的光亮剂;所述的光亮剂为甲、乙醛、β-酚、2-甲基醛缩苯胺、苄叉丙、枯茗醛、二苯甲酮、氯苯甲醛、平平加、西佛碱、丁炔二醇、丙炔醇、1-二乙胺基丙-2-炔、乙氧化丙炔醇、邻磺酰苯甲酰亚胺(又称糖精)、邻磺酰苯酰亚胺钠(又称糖精钠)、乙烯基磺酸钠、丙炔磺酸钠、吡啶-2-羟基丙磺酸内盐、烷基酚聚氧乙烯醚或市售的商品化的光亮剂。在锡合金的化学镀液中加入光亮剂如糖精钠后,就会得到“亮锡”镀层。在电镀锡铅合金镀层时使用光亮剂,得到光亮的镀层,但也会改变镀层成分(即锡、铅比例)。所以,使用光亮剂时,要注意相应地改变镀液中亚锡离子和铅离子的比例,才能保证得到所需要成分的锡铅合金镀层。
[0031] 有益效果:本发明公开的按键中的金属触点上有层锡合金、铅合金或锡铅合金,具有良好的抗触点抖动性能,而且,有锡合金、铅合金或锡铅合金的金属触点的耐电弧烧蚀性能也比由没有镀层的不锈钢、铜和铜合金、镍和镍合金、钴和钴合金等金属材质制备的金属触点好,从而能够提高触点的操作可靠性。或者说,本发明通过在金属触点上涂覆锡或铅合金的镀层,消除了触点抖动、延长了触点使用寿命。由于含有橡胶层,这种触点适合于与其它橡胶进行热硫化粘合和热硫化成型,从而制成带有触点的橡胶按键产品。这种按键和印刷电路板(PCB)组合在一起,就构成了一个消抖的按键开关。
附图说明
[0032] 图1为本发明的消抖的按键的结构示意图;图中:1、橡胶层;2、金属薄片层;3、锡合金或铅合金镀层;4、橡胶基材;其中1、2和3构成金属触点;图2为消抖的按键开关示意图;图中:1、橡胶层;2、金属薄片层;3、锡合金或铅合金镀层;4、橡胶基材;5、印刷电路板上的镀金触点;6、印刷电路板;
图3为本发明的普通按键镀镍上的抖动测试图;
图4为本发明的镀锡按键上的抖动测试图。
[0033]

具体实施方式

[0034] 实施例1:如图1-2所示,为本发明的结构示意图:橡胶层1、金属薄片层2、锡合金或铅合金镀层
3、橡胶基材4、印刷电路板上的镀金触点5、印刷电路板6。如图3-4所示,在普通按键镀镍上的抖动测试图中有一段抖动的痕迹,而本发明的镀锡按键上,按键没有抖动的迹象。
[0035] 以0.1mm厚的不锈钢(型号为304;国标牌号为0Cr18Ni9)制作其中的金属薄片层。用机械法滚压成有细波纹状的片材,波纹峰高为0.1mm,峰间距为0.2mm。然后用pH值为9左右的碱性清洗液进行清洗除油,水洗,用工业酒精进行进一步清洗除油,然后冷风吹干。
用其它方法进行清洗除油和活化也是可以的。
[0036] 将一种甲基乙烯基苯基硅橡胶(例如采用德国瓦克公司生产的Elastosil® R401/60)和乙烯基三特丁基过氧硅烷(VTPS)和过氧化二异丙苯(DCP)用开炼机混炼均匀。
VTPS在混炼胶中的含量是1%,DCP在混炼胶中的含量是0.5%。VTPS是一种含有过氧化合物成份的偶联剂,它既可以使含乙烯基的硅橡胶交联,同时也促进含乙烯基的硅橡胶与金属(如镍、碳钢、不锈钢、铜等)之间的粘合。
将有细波纹状的不锈钢片材和上述混炼胶在165℃下进行热硫化粘合和热硫化成型,硫化时间为12分钟。形成1.0mm厚的不锈钢和硅橡胶的层状复合片材。制得此复合片材的模具的模腔表面,有特氟龙涂层。特氟龙涂层的存在,防止了混炼胶在热硫化过程中粘模。
将此复合片材冲切成直径为5mm的小圆片。把这种小圆粒用碱性清洗液清洗分钟,水洗,然后放在10%的稀硫酸中活化1min,然后清洗,沥干。
[0037] 配置组成如下的化学镀液:二水氯化亚锡8g/L,二水柠檬酸钠75g/L,二水乙二胺四乙酸二钠20g/L,乙酸钠10g/L,苯磺酸0.5g/L,糖精钠0.2g/L,三氯化钛8g/L,氨水适量加入,使pH在8.0-9.0之间。化学镀液现配现用。三氯化钛可去离子水或稀盐酸溶解,不过早地加入到镀液中。
[0038] 将上述的500粒小圆片,放入80℃的上述300mL镀液中,不断搅拌,60分钟后取出,用蒸馏水或去离子水漂洗、沥干、冷风吹干或放在70℃的恒温烘箱中烘干,即得到金属表面镀有锡层的小圆粒。
[0039] 将这种含有硅橡胶层的镀锡层的小圆粒,作为触点,和硅橡胶进行热硫化粘合和热硫化成型,形成含有触点的橡胶按键,如图1所示。小圆粒中的硅橡胶面和其它硅橡胶热硫化粘合,有金属镀层的一面朝外,以便金属镀层可以和其它触点如印刷电路板(PCB)上的镀金触点接触而形成通路,如图2所示。这种按键中的触点其它触点(如PCB上的镀金触点)接触时,基本上不产生触点抖动现象,或者说其抖动时间接近零。因此,这种按键是一种消抖的按键。我们的测试表明,在触点间的电流为50毫安时,开关次数在10万次以上,触点间的电阻基本不增加,触点的导通性能良好。在触点间电流为300毫安时,开关次数在3.0万次时,触点间的接触电阻基本上不增加,维持在1欧姆以内。相比较地,含有相应的没有镀锡层的不锈钢触点的按键与PCB上的镀金触点接触时,将产生触点抖动现象,抖动时间平均约10毫秒,在触点间电流为300毫安时,开关约3000千次后,触点间的电阻就开始显著增加,升到10欧姆以上。
[0040] 实施例2:所用的金属薄片和实施例1一样,只是先将金属薄片以化学镀的方法,将有细波纹的不锈钢片镀上一层2.5µm厚的镍。镀镍的目的,一是使金属薄片的表面电阻降低(因为镍的电导率比不锈钢大),二是使不锈钢和锡合金镀层之间的粘合更牢固。然后将如此处理的金属薄片,和硅橡胶复合,再冲切成小圆片、化学镀锡合金,最后制作出消抖的和耐电弧烧蚀的按键。
[0041] 实施例3:如实施例1,制得含有硅橡胶和不锈钢层的小圆片,再在这小圆片上镀一层2.5µm厚的镍,然后在如实施1 所示,在小圆片的金属表面上,镀上2.5-5.0µm厚的锡合金层,以此被镀物作为金属触点,然后制作出消抖的耐电弧烧蚀的按键。
[0042] 实施例4:所有过程如实施例1、2或3,只是所使用的化学镀液的组成不同。本实施例中采用的镀液的组成是:二水氯化亚锡15g/L,氯化铅0.3g/L,二水柠檬酸钠75g/L,二水乙二胺四乙酸二钠25/L,氨基三乙酸15g/L,糖精钠2g/L,三氯化钛8g/L,氨水或10%的醋酸适量加入,使pH在6.0-7.5之间。化学镀温度设定为60℃,时间设定为1小时。
[0043] 使用上述镀液,所得到的镀层是锡铅合金镀层。这种镀层在存放和使用过程中更稳定,不会长成锡的“须晶”。有这种镀层的按键,不产生触点抖动现象。
[0044] 实施例5:如实施例1,将有细波纹的不锈钢片材和硅橡胶制成1.0mm厚的不锈钢和硅橡胶的层状复合片材。用10%的稀硫酸溶液清洗此复合片材3分钟。然后将此片材电镀上2.5-5.0µm厚的锡合金镀层。所用的镀液和条件是:
硫酸亚锡50g/L,硫酸90g/L,苄叉丙酮0.4g/L。镀液温度控制在 15℃左右,阴极电流
2
密度为1.0A/dm。
[0045] 在镀液中,苄叉丙酮是光亮剂。硫酸具有降低亚锡离子的活性、防止其水解、提高镀液导电性能及阳极电流效率等作用。当硫酸量不足时,亚锡离子易氧化成四价锡。然后将此镀有锡合金的片材冲切成直径为5mm的小圆片。将这种小圆片,作为金属触点,和硅橡胶进行热硫化粘合和热硫化成型,形成含有触点的橡胶按键。所制得的按键同样具有良好的消抖效果和耐电弧烧蚀性能。
[0046] 实施例6:以400目的不锈钢平纹网(不锈钢型号为304)代替实施例1中的有细波纹状的不锈钢片,采用实施1中的工艺,所制得的触点,也具有较好的消抖效果和较好的耐电弧烧蚀性能。
[0047] 400目的不锈钢网网孔很小,在和硅橡胶模压时,硅橡胶不会穿透不锈钢网的网孔。如果选用目数小的不锈钢网,如80目以下的不锈钢网,在模压时就会产生硅橡胶穿透不锈钢网孔的工艺问题。因此,需采用较大目数的不锈钢网来制备有镀层的开关触点。
[0048] 实施例7:如实施例1、2、3、5或6 制得有含有镀锡层的触点的橡胶按键。将这种橡胶按键用碱性的铅溶液处理,使触点表面锡镀层中的锡部分被铅置换,从而在触点镀层的表面形成极薄的锡铅合金。这样,橡胶按键在具有消抖功能和耐电弧烧蚀的同时,橡胶按键中触点镀层也不会长出“须晶”。
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