CN104384186B - 含金三层微异型电接触材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种含金三层微异型电接触材料的制备方法，该材料是表层材料为纯金，中间层为银或银合金，基材为铜合金的层状复合的异型带材，其带材厚度0.2mm～1.5mm，宽度为0.3mm~3mm，银或银合金的中间层厚度≥基材的厚度，金层厚度≤0.005mm，本发明采用二次复合技术和异型精密加工技术相结合的方法，制得的含金三层微异型电接触材料生产效率高、尺寸一致性好、复合牢度高、金层不产生扩散、化学稳定性高、电接触性能稳定可靠等优点，所述制备方法的生产流程短。

Description

含金三层微异型电接触材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种材料的复合方法，特别涉及一种含金三层微异型电接触材料的制备方法。
背景技术
含金三层微异型电接触材料是适应继电器和开关温控器小型化、高精度、集成化方向发展的需求，而出现的一类截面较小的异型复合材料。含金三层微异型电接触材料通常由基材铜合金、贵金属银合金及金合金所构成，其横截面面积≤1mm2，且横截面不规则，多为三角形、梯形和其它形状，改变了过去早期的单一贵金属及其合金材料在许多领域中常常无法满足特殊性能要求，为此，把具有不同性能的材料通过一系列工艺方式结合在一起，形成一种能满足综合性能或具备新性能要求的电接触材料，通常用在控制继电器、通讯继电器、印刷线路继电器按键、微型开关、数码开关、电路断路器、控制器及连接器等部件可靠性要求极高的场合。
含金三层微异型电接触材料是利用新工艺和高精度设备相结合而制备的高技术产品，是制造仪器仪表、电信和电子装备中电接触元件的关键材料，其性能和尺寸定位精度要求很高，制造工艺复杂。
专利申请号为01134998.0提供了一种微异型复合接点带的超薄电接触层的制备方法，该发明虽然有大大节约了贵金属，电接触层纯度高，成分均匀，厚度均匀，表面质量好，保证了电接触层的质量稳定性，能获得合金电接触层，电接触层与中间层结合牢固的优点，但由于采用磁控溅射技术，因此有以下缺点：1、磁控溅射设备较贵，投资较大；2、磁控溅射过程中金的利用率较低，成本较高，同时资金占用较大，且不便于小批量多规格的生产方式；专利申请号200810069387.0提供了一种电接触复合材料的制备方法，采用该发明方法制作含金三层电接触材料，主要用于微电机领域，具有制备方法简单、成本低的优点。但该方法制备只能解决通常横截面为矩形的含金三层材料，且该材料成品尺寸较宽（通常微电机的复合带材成品宽度均>5mm），无法用于横截面很小的微异型含金电接触材料的生产。专利申请号为200810094294.3提供了异型复合接点带的制作方法，该制作方法采用高频感应加热复合的方式生产异型复合接点带，利用高频感应加热的集肤效应，形成紧密结合的同时保护材料自身性能，层间接合强度高而稳定，可以连续复合较长的带材，结合精密分条技术，可以实现大批量生产。但该方法若用于生产金层超薄，中间层和基层较厚的的材料，尤其是中间层厚度超过基层厚度的材料，则存在复合不好控制的问题，容易产生断金、缺金等问题，同时金层在高频感应加热复合条件下很容易的进行扩散，从而与中间层金属形成合金，严重影响金层的电接触性能。此外采用高频感应加热复合方式进行生产，在材料较宽的情况下，还有加热不均匀的现象，存在影响复合牢度的缺点。因为采用该方法只能采用较窄的带材复合（通常小于6mm），生产效率较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种含金三层微异型电接触材料的制备方法，尤其涉及所述材料的厚度为0.2mm～1.5mm，宽度为0.3mm～3mm，金层厚度非常薄（≤0.005mm），而中间层和基层较厚，同时中间层厚度大于基层的含金三层微异型电接触材料的制备方法。本发明采用二次复合技术和异型精密加工技术相结合的方法，制得的含金三层微异型电接触材料生产效率高、尺寸一致性好、复合牢度高、金层不产生扩散、化学稳定性高、电接触性能稳定可靠等优点。该制备方法还有生产流程短的优点。
本发明的技术方案如下：
含金三层微异型电接触材料的制备方法，该材料是表层材料为纯金，中间层为银或银合金，基材为铜合金的层状复合的异型带材，其带材厚度0.2mm～1.5mm，宽度为0.3mm～3mm，银或银合金的中间层厚度≥基材的厚度，金层厚度≤0.005mm，其制备方法有以下步骤：
1）第一次复合
通过平辊轧制和剪切分条的方式，准备好银或银合金、纯金带材，上述带材经酸洗打磨后并采用温轧复合得到金/银或银合金的两层复合材料，上述两层复合材料经过热处理、轧制后进行分条得到二层复合坯料，所述二层复合坯料的宽度为30mm～60mm；
2）第二次复合
通过平辊轧制的方式准备好银或银合金、铜合金带材，上述带材及步骤1）所得的二层复合坯料分条成同样宽度的带材，上述带材的宽度范围为6mm～10mm，将上述金/银或银合金、银或银合金、铜合金三种分条好的带材用温轧复合设备进行轧制复合，并得到金/银或银合金/铜合金的三层复合材料，所述三层复合材料经过一道热处理后并轧制得到三层复合坯料；
3）步骤2）得到的三层复合坯料采用精密轧机切分成多条窄带；
4）步骤3）所得的窄带整形和除边部毛刺，得到矩形线材；
5）步骤4）所得矩形线材，通过两道次的异型连续辊模轧制，得到含金三层微异型电接触材料。
步骤1）所述温轧复合的温度350℃～500℃，温轧复合的变形量≥30%，保护气体采用氨分解气。
步骤2）所述温轧复合的温度450℃～600℃，温轧复合的变形量≥30%，保护气体采用氨分解气。
步骤1）和步骤2）中的温轧复合采用电阻炉加热。
步骤3）中所述的精密轧机设上有一对工作辊，工作辊上开有一对或多对用于切分带材的尖齿。
步骤1）和步骤2）中的热处理采用的是保护气氛连续热处理，热处理温度在500℃～700℃。
本发明采用二次复合技术和异型精密加工技术相结合的方法，制备的三层微异型电接触材料，其厚度0.2mm～1.5mm，宽度为0.3mm～~3mm，金层厚度≤0.005mm，具有短流程、生产效率高、尺寸一致性好、复合牢度高、金层不产生扩散、化学稳定性高、电接触性能稳定可靠等优点，解决了传统只能生产平面不能生产异形且宽厚比较大的复合材料的难题，实现了复合材料小型化和精密化。采用本发明所述方法制备的三层微异型电接触材料，可以用于继电器和开关温控器等领域。
采用本发明所述方法，根据对其断面的不同需求，通过更换模具生产各种，应用范围更加广泛。
附图说明
图1为中3为金，2为银或银合金，1为铜或铜合金
具体实施方式
实施例1：制备宽度为1.1mm，24K纯金层厚度为2.5μm，中间层AgCu10厚度为0.25mm，基层MONEL400厚度为0.15mm的三层微异型接点复合带
其制备方法有以下步骤：
1）第一次复合
采用平辊轧制和剪切分条，准备好厚度为0.15mm，宽度为40mm的Au；厚度为2mm，宽度为40mm的AgCu10带材，上述带材酸洗打磨后，采用温轧复合设备进行轧制复合，保护气体为氨分解气，采用电阻炉加热，复合温度为500度，复合变形量50%。上述复合好的坯料进行一次热处理，热处理温度600度，再在四辊轧机上轧至0.15mm，得到Au/AgCu10二层复合材料坯料；
2）第二次复合
采用平辊轧制和剪切分条，准备好厚度0.25mm，宽度为8mm 的AgCu10；厚度为0.3mm，宽度为8mm的Monel400带材，同时将步骤1中的Au/AgCu10剪切成5条8mm的带材，将上述三种带材分别进行酸洗打磨后，在温轧复合设备上进行轧制复合，复合后厚度为0.45mm，复合变形量为35.7%。复合温度为600度，采用电阻炉加热，氨分解气进行保护。将复合好的坯料进行一次热处理，热处理温度600度，氨分解气保护，再在四辊轧机上轧制成厚度为0.38mm的三层复合坯料。
3）步骤2）所得的三层复合坯料在精密轧机进行切分轧制，切分得到多条0.38mm×1.2mm的窄带。
4）步骤3）所得窄带通过拉丝模具进行整形并拉制到0.34mm×1.1mm的矩形线材。
5）步骤4）所得到的矩形线材，通过两道次的异型辊模轧制得到宽度为1.1mm，纯金层厚度为2.5μm，中间层AgCu10厚度为0.25mm，基层MONEL400厚度为0.15mm的三层微异型接点复合带。
上述切分采用精密轧机，所述精密轧机设上有一对工作辊，工作辊上开有一对或多对用于切分带材尖齿。
实施例2：制备Au厚度为1μm，中间层AgNi10厚度为0.12mm,基层CuNi30厚度为0.1mm，宽度为0.5mm的三层含金微异型接点复合带
采用平辊轧制和剪切分条，准备好厚度为0.1mm，宽度为50mm的Au；厚度为2.5mm，宽度为50mm的AgNi10带材，上述带材酸洗打磨后，采用温轧复合设备进行轧制复合，保护气体为氨分解气，采用电阻炉加热，复合温度为450度，复合变形量55%。上述复合好的坯料进行一次热处理，热处理温度550度，再在四辊轧机上轧至到0.1mm，得到Au/AgNi10二层复合材料坯料；
2）第二次复合
采用平辊轧制和剪切分条，准备好厚度0.26mm，宽度为7mm 的AgNi10；厚度为0.3mm，宽度为7mm的CuNi10带材，同时将步骤1中的Au/AgNi10剪切成7条7mm的带材，上述三种带材分别酸洗打磨后，在温轧复合设备上进行轧制复合，复合后厚度为0.38mm，复合变形量37.7%。复合温度为500度，采用电阻炉加热，氨分解气进行保护。将复合好的坯料进行一次热处理，热处理温度550度，氨分解气保护，再在四辊轧机上轧制成厚度为0.3mm的三层复合坯料。
3）步骤2）所得的三层复合坯料在精密轧机进行切分轧制，切分得到多条0.3mm×0.62mm的窄带。
4）步骤3）所得窄带通过拉丝模具进行整形并拉制到0.27mm×0.54mm的矩形线材。
5）步骤4）所得到的矩形线材，通过两道次的异型辊模轧得到Au厚度为1μm，中间层AgNi10厚度为0.12mm,基层CuNi30厚度为0.1mm，宽度为0.5mm的三层含金微异型接点复合带。
上述切分采用精密轧机，所述精密轧机设上有一对工作辊，工作辊上开有一对或多对用于切分带材尖齿。

Claims (4)

1.一种含金三层微异型电接触材料的制备方法，其特征在于，该材料是表层材料为纯金，中间层为银或银合金，基材为铜合金的层状复合的异型带材，其带材厚度0.2mm～1.5mm，宽度为0.3mm～3mm，银或银合金的中间层厚度≥基材的厚度，金层厚度≤0.005mm，金层不产生扩散，其制备方法有以下步骤：
1）第一次复合
通过平辊轧制和剪切分条的方式，准备好银或银合金、纯金带材，上述带材经酸洗打磨后并采用温轧复合得到金/银或银合金的两层复合材料，所述温轧复合的温度350℃～500℃，上述两层复合材料经过热处理、轧制后进行分条得到二层复合坯料，所述二层复合坯料的宽度为30mm～60mm；
2）第二次复合
通过平辊轧制的方式准备好银或银合金、铜合金带材，上述带材及步骤1）所得的二层复合坯料分条成同样宽度的带材，上述带材的宽度范围为6mm～10mm，将上述金/银或银合金、银或银合金、铜合金三种分条好的带材用温轧复合设备进行轧制复合，所述温轧复合的温度450℃～600℃，得到金/银或银合金/铜合金的三层复合材料，所述三层复合材料经过一道热处理后并轧制得到三层复合坯料；
步骤1）、2）所述热处理采用的是保护气氛连续热处理，热处理温度在500℃～700℃；
3）步骤2）得到的三层复合坯料采用精密轧机切分成多条窄带；
4）步骤3）所得的窄带整形和除边部毛刺，得到矩形线材；
5）步骤4）所得矩形线材，通过两道次的异型连续辊模轧制，得到含金三层微异型电接触材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1）、2）的温轧复合的变形量≥30%，保护气体采用氨分解气。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1）和步骤2）中的温轧复合采用电阻炉加热。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3）中所述的精密轧机设上有一对工作辊，工作辊上开有一对或多对用于切分带材的尖齿。
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