CN101219588A - 镀金型双金属片及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是有关镀金型双金属片及其制造方法的技术。根据本发明一个实施例的镀金型双金属片由如下结构组成：即，传导性金属板；在上述传导性金属板一侧全面上通过电镀方式形成的铁－镍(Fe－Ni)合金层。此外，根据本发明实施例的镀金型双金属片制造方法由如下阶段组成：即，传导性金属板提供阶段；在上述所提供传导性金属板一侧全面通过电镀方式的铁－镍(Fe－Ni)合金层形成阶段。

Description

镀金型双金属片及其制造方法
技术领域
本发明是有关镀金型双金属片及其制造方法的技术。也就是提供并非通过现有包层轧制方式制造的双金属片，而是通过电镀方式制造的双金属片，将具有更加薄膜化和精密弯曲值的双金属片可通过低廉且简单工序制造的镀金型双金属片及其制造方法。
背景技术
双金属片是将热膨胀程度不同的两种以上金属板粘贴制成的，通过运用只要温度上升，金属就往低膨胀方向弯曲的性质，随着温度变化自动执行开合电路功能。
双金属片的材料特点可通过在一定温度范围向低膨胀金属弯曲的弯曲值(Deflection)体现出来。这些详细明示在KS规格(C 2610)上。
此类双金属片材料主要利用如下材料：即，低热膨胀用金属材料与镍(Ni)和铁(Fe)的合金；高热膨胀用金属材料与铜(Cu)和锌(Zn)的合金；铁、镍、锰、钼、铝等合金材料；镍、铜、铁、锰、铝等单一金属。
目前双金属片制造主要利用将低热膨胀用金属材料和高热膨胀用金属材料通过滚压方式进行压焊制造双金属片的包层轧制工序。
通过这种包层轧制工序制造双金属片经过如下工序：即，溶解(Melting)->锻造(Forging)->热轧(Hot rolling)->冷轧(Cold rooling)->冷压焊(Cold bonding或Clading)->退火(Annealing)->扩散及终轧(Intermediate & Finishing rolling)->表面检测(Surface inspecting)->记号(Marking)->切割(Slitting)->水平调整(Levelling)->包装(Packing)等工序。
这种现有双金属片制造方法需要经过共12个阶段，所以不仅由于制造工序数多而操作繁杂，而且其制造工序非常复杂和制造成本非常高。
尤其是为了制造薄膜化的双金属片而需要进行多段轧制工序，所以工序复杂且难以获得质量均衡产品，制造出商业上实用化的0.1mm左右厚度薄膜化双金属片具有一定的局限性。
当双金属片厚度厚时，由于双金属片的弯曲值不精确，所以在微小温度变化条件下用于要求更加精密控制的电气、电子仪器上时将会发生误启动仪器现象。
发明效果
如上所述，根据本发明的镀金型双金属片及其制造方法，在铜、磷青铜、黄铜、镍、铬、锰、铝的合金群或铜、镍、铝的单一金属及STS等传导性金属板一面形成铁-镍合金层时，可运用电镀方式。
据此，不仅可对铁-镍合金层的厚度和合金比进行精密的控制，还可提供具有多种弯曲值的精密双金属片。此外，还可低价上产比覆层方式更薄的双金属片。
此外，不仅使双金属片制造工序变得简单，由此还可节约工序费用。
发明目的
本发明旨在解决上述问题，通过电镀方式形成铁-镍(Fe-Ni)合金层，以此提供根据简单和低廉的制造工序具备精密弯曲值的薄膜化双金属片及其制造方法。
本发明的目的并不局限于上述目的，经营者可通过如下记载明确了解其它目的。
附图说明
图1是根据铁、镍含量的铁-镍合金热膨胀系数示意图。
图2是根据本发明一个实施例的双金属片制造用电镀装置结构概略示意图。
<附图主要部分符号说明>
1：阳极                  2：阴极
2a：不导体材料(Masking)  3：电解液
4：整流器                5：镀金槽
具体实施方式
为了实现上述目的，根据本发明一个实施例的镀金型双金属片由如下结构组成：即，传导性金属板；在上述传导性金属板一侧全面上通过电镀方式形成的铁-镍(Fe-Ni)合金层。
在此，上述铁-镍合金的镍含量最好是20～50％重量，尤其是铁和镍的重量比为64∶36的低膨胀合金最佳。
此外，上述传导性金属板最好是由从铜、磷青铜、黄铜、镍、铬、锰、钼、铝及STS群中选择的一个以上物质组成。
根据本发明实施例的镀金型双金属片制造方法由如下阶段组成：即，传导性金属板提供阶段；在上述所提供传导性金属板一侧全面通过电镀方式的铁-镍(Fe-Ni)合金层形成阶段。
此时，铁-镍合金的成分比或传导性金属板构成物质等可与上述镀金型双金属片构成相同。
其它实施例的具体事项包含在详细说明和附图上。
只要参照附图和详细叙述的实施例，就可明确本发明的优点和特点及其实现方法。然而，本发明并不局限于如下的实施例上，可通过相互不同的多种形态体现，但是该实施例使本发明更加完整，在本发明所属的技术领域，为了让具备通常知识的人更加完全了解发明范畴而提供，所以本发明仅在权利要求范畴作出定义。在全部说明书中相同参照符号就指相同构成因素。
根据本发明的双金属片是在用作高热膨胀用金属材料的铜、磷青铜、黄铜、铁、镍、锰、铬、铝、钼及STS群或其合金材料中，将由一个以上物质组成的传导性金属板当作阴极使用，将低热膨胀用金属材料当作阳极，并利用以金属盐状态含有的电解液，在上述两个电极和用电连接的镀金用整流器上加入电位，通过将低热膨胀用金属材料在高热膨胀用金属材料上进行镀金的电镀(electroplating)方式制造。
此时，用作低热膨胀金属材料的铁-镍(Fe-Ni)合金材料如图1所示，随着镍(Ni)含量变化，热膨胀系数会变，本发明利用随着镍含量变化热膨胀系数不同的现象，制造希望的双金属片。
如图所示，镍含量为30～50％时，热膨胀系数急剧下降，显示低热膨胀特性。尤其是在镍含有36％的铁-镍合金(64％Fe-36％Ni)低膨胀合金(Invar alloy)中低热膨胀特点显示最佳水平。
如上所述，本发明的核心特点是在高热膨胀用金属材料的一面，将镍含有30～50％的铁-镍合金，最好是镍含有36％的铁-镍合金通过电镀方式粘附制造双金属片。
此外，在本发明中，将铁-镍合金进行镀金时，由于发生铁比镍优先粘附于用作阴极的金属材料的异常合金现象，所以考虑到与其它合金的镀金相比，电着的合金更加难以调整，所以利用现有专利申请(韩国注册专利公报注册号10-0505004号)上提示的电解液将含有希望含量镍的铁-镍合金通过电镀方式电着于高热膨胀用金属材料上制造双金属片。
实施例
图2是根据本发明最佳实施例的镀金型双金属片制造用电镀装置结构概略示意图。电镀装置由如下结构组成：即，作为将要镀金的被镀金体，一个端面进行表面处理(Masking)的阴极(2)；打算电着于上述阴极(2)上的金属阳极(1)；打算电着于上述阴极(2)上的含有金属离子的电解液(3)；通过容纳上述电解液(3)，执行镀金工序的镀金槽(5)；通过连接上述阳极(1)及阴极(2)，供应电流的镀金用整流器(4)。
阴极(2)作为传导性金属板高热膨胀金属材料，由厚度为0.005～2.5mm的平板形成。此外，设置该阴极(2)时使其全部浸在电解液(3)中，被利用为这种阴极(2)的高热膨胀金属材料由在铜、磷青铜、黄铜、铁、镍、锰、铬、铝、钼及STS群或其合金材料中被选的一个以上物质组成。
此外，上述阴极(2)的一侧全面为了不粘附电解液(3)而利用不导体材料(2a)进行表面处理(Masking)。这种不导体材料(2a)可用经营者熟悉的普通材料，考虑经济效率最好使用胶带。此时，胶带最好是使用去除时不留有粘贴物的胶带。
在上述镀金槽(5)内，与上述阴极(2)相对应且留有一定间隔设置阳极(1)，利用镍(Ni)金属板制作。
此外，上述阳极(1)和阴极(2)之间设置可任意调整电流密度的镀金用整流器(4)，利用该整流器(4)使电流在阴极(2)和阳极(1)之间流动。即，使电流在电源的(-)极上用电连接的阴极(2)和在电源的(+)上用电连接的阳极(1)之间流动。
如上所述，电解液(3)是以现有专利申请(韩国注册专利公报注册号10-0505004号)上提示的FeSO4·7H2O(Ferrous Sulfate)、NiSO4·6H2O(Nickel Sulfate)、NiCl2·6H2O(Nickel Chloride)、FeCl2·4H2O(Ferrous Chloride)和Ni(NH2SO3)2(Nickel Sulfamate)为基本进行配合，此外还由几种添加剂组成，它可用上市的普通药品制造。
更加细分包括22～75g/l的FeSO4·7H2O(Ferrous Sulfate)或FeCl2·4H2O(Ferrous Chloride)或其混合物、75g/l的NiSO4·6H2O(NickelSulfate)或其混合物、0.5～1.0g/l的硼酸(H38O3，Boric acid)、0.1～2.0g/l的糖精(C7H5NO3S，Sodium Saccharin)、15～40g/l的氯化钠(NaCl，SodiumChloride)、0.1～2.0g/l的维生素C(Ascorbic acid)。此外，进行电镀时，电解液的pH最好维持2～4.5的范围，而电流密度为1～20ASD、电解液温度达45～70℃为最佳状态。
在如上构成的电镀装置中，配合理想的电解液(3)被容纳在镀金槽(5)中，先将浸在该电解液中的阳极(1)和阴极(2)用电连接在整流器(4)上，然后通过整流器(4)在阳极(1)和阴极(2)上加入电位，在阳极(1)镍(Ni)金属板上将会产生氧化反应，排出Ni+的同时产生电子(e)。
在此排出的Ni+在电解液(3)中溶化，电子(e)随着电线通过整流器(4)移动为阴极(2)。在阴极(2)中，曾聚集的电子(e)在电解液(3)中遇到分离为离子的Ni+和Fe2+产生还原反应，并在未用胶带(2a)进行表面处理(Masking)的阴极(2)一侧全面电着薄层Fe-Ni合金，制造出通过镀金方式的双金属片。
此时，为使被电着的Fe-Ni合金具有Fe-30％Ni合金和Fe-50％Ni合金之间的组成比，电解液中的Fe∶Ni摩尔比率以1∶2.214和1∶5.027之间的比例进行混合，尤其是为了电着Fe-36％Ni的低膨胀合金，Fe∶Ni摩尔比率以1∶2.743的比例进行混合。
此外，在高热膨胀金属材料上使用铜、磷青铜、黄铜等易氧化的材料时，最好是将一面以镍或铬等耐蚀性高的金属材料进行镀金的高热膨胀金属材料用作阴极。
此外，在高热膨胀金属材料上使用铁或STS材料时，由于在铁或STS材料上不易进行铁-铬合金的镀金，所以在铁或STS材料一面最好是将以铜或镍进行镀金的高热膨胀金属材料用作阴极。
以上是通过将高热膨胀金属材料用作阴极，将铁-镍合金进行镀金的方式，但与此相反，通过将铁-镍合金(或低膨胀合金)用作阴极，将高热膨胀金属材料铜、镍、铁、锰或其合金当作阳极及以金属盐状态含有的电解液，在上述铁-镍合金(或低膨胀合金)上进行镀金的方式，也可制造双金属片。
此外，还说明了将双金属片分开进行镀金的分次式镀金处理工序，但本发明并不局限于上述实施例，还可用于通过连续(continuous)式镀金处理工序连续镀金的制造实施例上。
根据本发明，通过电镀方式制造的双金属片总厚度可以在0.01～3mm范围内，与通过现有包层轧制工序方式制造的双金属片相比，具有其厚度更薄的优点。
随着双金属片的总厚度明显变薄，可制造出具有精密弯曲值的双金属片，在微小的温度变化条件下用于要求更加精密控制的电气·电子仪器上时，也不用担心误启动，便可开合电路。
此外，在制造工序由表面处理(Masking)->镀金(Plating)->退火(Annealing)->调质轧制(Skin pass)->表面检测(Surface inspecting)->记号(Marking)->切割(Slitting)->水平调整(Levelling)->包装(Packing)等共9个阶段组成，比通过包层轧制工序方式制造的现有双金属片制造工序(12个阶段工序)减少了3个阶段制造工序，所以具有节约制造成本的优点。
以上参照附图说明了本发明中的实施例，但本发明技术并不局限于上述实施例，在不脱离下面权利要求书要求的本发明宗旨的前提下，只要拥有属于本发明技术领域中的通常知识的人，均可进行多种变更，而这些均属于本发明的技术范围。

Claims (13)

1.本发明的镀金型双金属片应由如下结构组成：即，传导性金属板；在上述传导性金属板一侧全面上通过电镀方式形成的铁-镍(Fe-Ni)合金层。
2.根据权利要求1所述的上述镀金型双金属片，其特征在于：上述铁-镍合金的镍含量为30～50％重量。
3.根据权利要求1或2所述的上述镀金型双金属片，其特征在于：上述传导性金属板是由从铜、磷青铜、黄铜、铁、镍、锰、铬、铝、钼及STS群中被选的一个以上物质组成。
4.根据权利要求3所述的上述镀金型双金属片，其特征在于：上述铁-镍合金是低膨胀合金(Invar alloy；64％Fe-36％Ni)。
5.根据权利要求3所述的上述镀金型双金属片，其特征在于：上述传导性金属板使用铁或STS材料时，在上述传导性金属板的一面，就用铜或镍中的一种材料进行镀金。
6.根据权利要求3所述的上述镀金型双金属片，其特征在于：上述传导性金属板使用铜、磷青铜、黄铜中的一种材料时，在被镀上上述铁-镍合金的传导性金属板一侧全面，就用镍或铬中的一种材料进行镀金。
7.本发明中的镀金型双金属片还应由如下结构组成：即，高热膨胀用金属板；在上述高热膨胀用金属板的一侧全面，通过电镀方式进行镀金的低热膨胀用金属材料。
8.根据权利要求7所述的上述镀金型双金属片，其特征在于：上述高热膨胀用金属板是铁-镍合金板，镍含量为30～50％重量。
9.根据权利要求7所述的上述镀金型双金属片，其特征在于：上述高热膨胀用金属板由低膨胀合金(Invar alloy；64％Fe-36％Ni)组成。
10.本发明的镀金型双金属片制造方法应由如下阶段组成：即，传导性金属板提供阶段；在上述传导性金属板一侧全面，通过电镀方式的铁-镍(Fe-Ni)合金层形成阶段。
11.根据权利要求10所述的上述镀金型双金属片制造方法，其特征在于：上述铁-镍合金的镍含量为30～50％重量。
12.根据权利要求10或11所述的上述镀金型双金属片制造方法，其特征在于：上述传导性金属板是由从铜、磷青铜、黄铜、铁、镍、锰、铬、铝、钼及STS群或其合金材料中被选的一个以上物质组成。
13.根据权利要求12所述的上述镀金型双金属片制造方法，其特征在于：上述铁-镍合金是低膨胀合金(Invar alloy；64％Fe-36％Ni)。
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