CN105356101A - 电视闭路连接器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电视闭路连接器，包括连接器本体，该连接器本体由三层层状多孔氮化硅陶瓷/锡磷青铜合金复合材料制成，三层层状多孔氮化硅陶瓷/锡磷青铜合金复合材料包括体积百分比含量为10-30％的三层层状多孔氮化硅陶瓷和体积百分比含量为70-90％的锡磷青铜合金。本发明电视闭路连接器本体由三层层状多孔氮化硅陶瓷/锡磷青铜合金复合材料制成，同时具有三层层状多孔氮化硅陶瓷及锡磷青铜合金复合材料两种材料的优点，通过两者的配比，从而大幅度提高了连接器的导电性能、导热性能和力学性能。

Description

电视闭路连接器
技术领域
本发明涉及一种连接器，尤其涉及一种电视闭路连接器。
背景技术
连接器是我们电子工程技术人员经常接触的一种部件。它主要起到在电路内被阻断处或孤立不通的电路之间，架起沟通的桥梁，从而使电流流通，使电路实现预定功能的作用。
随着消费电子、汽车电子、通信终端市场的快速增长以及全球连接器生产能力不断向亚洲及中国转移，亚洲已成为连接器市场最有发展潜力的地方，而中国将成为全球连接器增长最快和容量最大的市场。
连接器的主要配套领域有交通、通信、网络、IT、医疗、家电等，配套领域产品技术水平的快速发展及其市场的快速增长，强有力地牵引着连接器技术的发展。到目前为止，连接器已发展成为产品种类齐全、品种规格丰富、结构型式多样、专业方向细分、行业特征明显、标准体系规范的系列化和专业化的产品。
总体上看，连接器技术的发展呈现出如下特点：信号传输的高速化和数字化、各类信号传输的集成化、产品体积的小型化微型化、产品的低成本化、接触件端接方式表贴化、模块组合化、插拔的便捷化等等。以上技术代表了连接器技术的发展方向，但以上技术并不是所有连接器都必需的，不同配套领域和不同使用环境的连接器，对以上技术的需求点是完全不一样的。但是，在不同的应用条件下，都会随着氧化速度、应力松弛和金属间互化物形成的程度等长期老化过程的进行，导致连接器最终失效。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种机械性能、电气性能较好，使用寿命久的电视闭路连接器。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：电视闭路连接器，包括连接器本体，连接器本体由三层层状多孔氮化硅陶瓷/锡磷青铜合金复合材料制成，三层层状多孔氮化硅陶瓷/锡磷青铜合金复合材料包括体积百分比含量为10-30％的三层层状多孔氮化硅陶瓷和体积百分比含量为70-90％的锡磷青铜合金。
本发明三层层状多孔氮化硅陶瓷的加入不仅大幅度提高了复合材料的导电性能和导热性能，还大大提高了复合材料的力学性能，尤其是提高了复合材料承受外力作用的能力，大幅度提高了复合材料的拉伸强度、弯曲强度等，用来制成本发明的连接器，从而使本发明的连接器具有较好的综合性能。
在上述的电视闭路连接器中，三层层状多孔氮化硅陶瓷包括上表面层、下表面层以及上下表面层之间的中间层，其中上表面层和下表面层氮化硅陶瓷的原料组成(质量百分比计)均为90-95％Si3N4和5-10％Y2O3。
在上述的电视闭路连接器中，中间层氮化硅陶瓷的原料组成(质量百分比计)为0.5-3％SiO2、0.5-1％炭黑、2-6％Y2O3、余量Si3N4。
在上述的电视闭路连接器中，炭黑的粒径为60-80nm。
在上述的电视闭路连接器中，SiO2的粒径为0.1-0.5μm。
在上述的电视闭路连接器中，Y2O3的粒径为0.2-1.2μm。
在上述的电视闭路连接器中，Si3N4为α>95％的α-Si3N4。
本发明通过改变氮化硅陶瓷中Si3N4与二氧化硅和碳粉的相对含量，实现控制气孔率，通过改变中间层Si3N4晶种的含量和层间界面对层状多孔氮化硅陶瓷烧结性能、微观组织和力学性能的影响。随着Si3N4晶种含量的增大，收缩率逐渐降低，气孔率逐渐减小。以此种控制多孔氮化硅气孔率的工艺为基础，制备三层层状多孔氮化硅陶瓷。随着中间层原料中的Si3N4含量的逐渐增加，整个层状多孔氮化硅的收缩率和气孔率逐渐降低，弯曲强度逐渐增加。当中间层与表面层的收缩率相差较大时，虽然是弱界面结合，但产生的界面残余应力对层状多孔氮化硅的力学性能非常有利。当中间层与表面层的收缩率和气孔率接近时，弱界面结合转变为强界面结合也有利于提高层状多孔氮化硅陶瓷的力学性能。总之，当中间层的Si3N4含量变化时，层状多孔氮化硅陶瓷始终都具有较高的力学性能。
在上述的电视闭路连接器中，锡磷青铜合金由以下成分(以质量百分比计)组成：Zn：2.7-3.3％，Sn：3.5-4.5％，P：0.01-0.03％，Fe：0.01-0.05％，Ni：0.5-1％，Si：0.05-0.1％，稀土元素：0.1-0.5％，Pb＜0.02％，Al＜0.002％，Sb＜0.002％，Bi＜0.002％，余量为Cu以及不可避免的杂质元素。
现有技术中锡磷青铜合金中Sn的含量大约在6-7％，含量较高，合金的强度和弹性等性能优良，但是，由于Sn含量过高，且随着Sn含量的增加，合金的导电性能急剧下降。而且，随着温度的升高，合金的抗应力松弛性能也会出现下降。因此，本发明在现有锡磷青铜合金的基础上，降低了Sn元素的含量，使合金具有优良的导电性、抗应力松弛能力等。同时，本发明通过调整其它元素的含量。并添加了Zn、Ni、Si和稀土元素，以提高锡磷青铜合金的强度、硬度等机械性能。因为，Zn在锡磷青铜合金中固溶度较大，在锡磷青铜合金中添加了Zn元素，可以对锡磷青铜合金起到固溶强化作用。而Ni元素可以提高合金的强度、韧性以及抗应力腐蚀开裂能力。Si元素也能提高合金的强度、硬度等性能。此外，Si元素与合金中存在的少量Pb元素可以起到协同作用，还可以减小合金的摩擦因数。
而稀土元素则可以使本发明锡磷青铜合金铸造组织枝晶网格变细小，变形退火后晶粒组织明显细化。而且，添加稀土元素还可以净化合金，消除其杂质的有害作用，并能与铜生成金属间化合物，呈点状弥散分布在晶界或晶内，细化了合金组织，还能显著提高合金基体中的位错密度，从而有效地提高锡磷青铜合金的硬度，增强了合金的耐磨性。其中，本发明稀土元素进一步优选由Ce和Sc按质量比为(1.3-1.5)：1组成。
此外，与现有技术中的锡磷青铜合金相比，本发明降低了P元素的含量，一方面可以避免合金在铸造时容易发生偏析现象，影响塑性等性能。另一方面，本发明微量的P元素和合金中存在的微量的Fe元素，可以形成Fe2P，可以在不降低合金的导电性的同时，还能改善合金的强度和抗应力松弛性能。
在上述的电视闭路连接器中，三层层状多孔氮化硅陶瓷/锡磷青铜合金复合材料由如下方法制得：
S1、分别按上表面层、中间层、下表面层所述的原料配料，分别将配料利用有机载体浸渍成型并在0.3-0.6MPa的氮气压力和1700-1730℃下烧结1-2h，分别制得上表面层、中间层、下表面层的干粉；
S2、将制得的上表面层、中间层、下表面层的干粉依次敷放，最后在3-4MPa的压力下压制成型，得到三层层状多孔氮化硅陶瓷；
S3、将三层层状多孔氮化硅陶瓷与锡磷青铜合金利用真空-气压铸造方法制成三层层状多孔碳化硅陶瓷/锡磷青铜合金复合材料。
本发明先制成三层层状多孔氮化硅陶瓷，再将锡磷青铜合金引入三层层状多孔氮化硅陶瓷中，使制得的复合材料中氮化硅陶瓷和锡磷青铜合金互为支撑骨架，充分发挥两者材料的优点，并进一步提高复合材料的硬度、耐磨性、耐腐蚀性等物理性能。
在上述的电视闭路连接器中，真空-气压铸造方法中的真空度为0.05-0.08MPa。
本发明三层层状多孔氮化硅陶瓷/锡磷青铜合金复合材料通过普通成型工艺即可制成本发明电视闭路连接器，如冷态锻造成型、铸造成型等。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明电视闭路连接器本体由三层层状多孔氮化硅陶瓷/锡磷青铜合金复合材料制成，同时具有三层层状多孔氮化硅陶瓷及锡磷青铜合金复合材料两种材料的优点，通过两者的配比，从而大幅度提高了连接器的导电性能、导热性能和力学性能。
2、本发明制备连接器本体的维编织碳纤维/铜合金复合材料中合理配伍了锡磷青铜合金的组分，降低了P、Sn元素的含量，并添加了Zn、Ni、Si和稀土元素，通过各元素之间的协同作用，进一步提高复合材料的强度、耐磨、抗热疲劳性、抗应力松弛性能等。
3、本发明在制备三层层状多孔氮化硅陶瓷/锡磷青铜合金复合材料时，先制成三层层状多孔氮化硅陶瓷，再将锡磷青铜合金引入三层层状多孔氮化硅陶瓷中，使制得的复合材料中氮化硅陶瓷和锡磷青铜合金互为支撑骨架，充分发挥两者材料的优点，并进一步提高复合材料的硬度、耐磨性、耐腐蚀性等物理性能。
附图说明
图1为本发明电视闭路连接器的结构示意图。
图中：1、本体；2、通孔。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，并结合附图说明对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1所示，本发明电视闭路连接器包括本体和在本体上等距离设置的通孔。
进一步地，通孔数量为3-5个。
进一步地，电视闭路连接器的本体由三层层状多孔氮化硅陶瓷/锡磷青铜合金复合材料制成，三层层状多孔氮化硅陶瓷/锡磷青铜合金复合材料包括体积百分比含量为10-30％的三层层状多孔氮化硅陶瓷和体积百分比含量为70-90％的锡磷青铜合金。
实施例1：
首先，分别配制上表面层、中间层和下表面层氮化硅陶瓷的原料，其中，上表面层和下表面层氮化硅陶瓷的原料组成(质量百分比计)均为90％Si3N4和10％Y2O3，中间层氮化硅陶瓷的原料组成(质量百分比计)为0.5％SiO2、0.5％炭黑、2％Y2O3、余量Si3N4。原料中，炭黑的粒径为60-80nm，SiO2的粒径为0.1-0.5μm，Y2O3的粒径为0.2-1.2μm，Si3N4为α>95％的α-Si3N4。并将配料利用有机载体浸渍成型并在0.3MPa的氮气压力和1700℃下烧结2h，分别制得上表面层、中间层、下表面层的干粉。
然后将制得的上表面层、中间层、下表面层的干粉依次敷放，最后在3-4MPa的压力下压制成型，得到三层层状多孔氮化硅陶瓷。并将体积百分比含量为10％的三层层状多孔氮化硅陶瓷与体积百分比含量为90％的锡磷青铜合金利用真空-气压铸造方法在真空度为0.05-0.08MPa条件下制成三层层状多孔碳化硅陶瓷/锡磷青铜合金复合材料。其中，锡磷青铜合金由以下成分(以质量百分比计)组成：Zn：2.7％，Sn：3.5％，P：0.01％，Fe：0.01％，Ni：0.5％，Si：0.05％，稀土元素：0.1％，Pb：0.01％，Al：0.001％，Sb：0.001％，Bi：0.001％，余量为Cu以及不可避免的杂质元素。
最后，通过普通的锻造成型工艺将三层层状多孔碳化硅陶瓷/锡磷青铜合金复合材料制成本发明电视闭路连接器。
实施例2：
首先，分别配制上表面层、中间层和下表面层氮化硅陶瓷的原料，其中，上表面层和下表面层氮化硅陶瓷的原料组成(质量百分比计)均为91％Si3N4和9％Y2O3，中间层氮化硅陶瓷的原料组成(质量百分比计)为1％SiO2、0.6％炭黑、3％Y2O3、余量Si3N4。原料中，炭黑的粒径为60-80nm，SiO2的粒径为0.1-0.5μm，Y2O3的粒径为0.2-1.2μm，Si3N4为α>95％的α-Si3N4。并将配料利用有机载体浸渍成型并在0.4MPa的氮气压力和1710℃下烧结2h，分别制得上表面层、中间层、下表面层的干粉。
然后将制得的上表面层、中间层、下表面层的干粉依次敷放，最后在3-4MPa的压力下压制成型，得到三层层状多孔氮化硅陶瓷。并将体积百分比含量为15％的三层层状多孔氮化硅陶瓷与体积百分比含量为85％的锡磷青铜合金利用真空-气压铸造方法在真空度为0.05-0.08MPa条件下制成三层层状多孔碳化硅陶瓷/锡磷青铜合金复合材料。其中，锡磷青铜合金由以下成分(以质量百分比计)组成：Zn：2.8％，Sn：3.8％，P：0.02％，Fe：0.02％，Ni：0.6％，Si：0.06％，稀土元素：0.2％，Pb：0.01％，Al：0.001％，Sb：0.001％，Bi：0.001％，余量为Cu以及不可避免的杂质元素。
最后，通过普通的锻造成型工艺将三层层状多孔碳化硅陶瓷/锡磷青铜合金复合材料制成本发明电视闭路连接器。
实施例3：
首先，分别配制上表面层、中间层和下表面层氮化硅陶瓷的原料，其中，上表面层和下表面层氮化硅陶瓷的原料组成(质量百分比计)均为92％Si3N4和8％Y2O3，中间层氮化硅陶瓷的原料组成(质量百分比计)为1.5％SiO2、0.7％炭黑、4％Y2O3、余量Si3N4。原料中，炭黑的粒径为60-80nm，SiO2的粒径为0.1-0.5μm，Y2O3的粒径为0.2-1.2μm，Si3N4为α>95％的α-Si3N4。并将配料利用有机载体浸渍成型并在0.5MPa的氮气压力和1720℃下烧结2h，分别制得上表面层、中间层、下表面层的干粉。
然后将制得的上表面层、中间层、下表面层的干粉依次敷放，最后在3-4MPa的压力下压制成型，得到三层层状多孔氮化硅陶瓷。并将体积百分比含量为20％的三层层状多孔氮化硅陶瓷与体积百分比含量为80％的锡磷青铜合金利用真空-气压铸造方法在真空度为0.05-0.08MPa条件下制成三层层状多孔碳化硅陶瓷/锡磷青铜合金复合材料。其中，锡磷青铜合金由以下成分(以质量百分比计)组成：Zn：3％，Sn：4％，P：0.012％，Fe：0.03％，Ni：0.8％，Si：0.08％，稀土元素：0.3％，Pb：0.01％，Al：0.001％，Sb：0.001％，Bi：0.001％，余量为Cu以及不可避免的杂质元素。
最后，通过普通的锻造成型工艺将三层层状多孔碳化硅陶瓷/锡磷青铜合金复合材料制成本发明电视闭路连接器。
实施例4：
首先，分别配制上表面层、中间层和下表面层氮化硅陶瓷的原料，其中，上表面层和下表面层氮化硅陶瓷的原料组成(质量百分比计)均为94％Si3N4和6％Y2O3，中间层氮化硅陶瓷的原料组成(质量百分比计)为2％SiO2、0.8％炭黑、5％Y2O3、余量Si3N4。原料中，炭黑的粒径为60-80nm，SiO2的粒径为0.1-0.5μm，Y2O3的粒径为0.2-1.2μm，Si3N4为α>95％的α-Si3N4。并将配料利用有机载体浸渍成型并在0.5MPa的氮气压力和1720℃下烧结1h，分别制得上表面层、中间层、下表面层的干粉。
然后将制得的上表面层、中间层、下表面层的干粉依次敷放，最后在3-4MPa的压力下压制成型，得到三层层状多孔氮化硅陶瓷。并将体积百分比含量为25％的三层层状多孔氮化硅陶瓷与体积百分比含量为75％的锡磷青铜合金利用真空-气压铸造方法在真空度为0.05-0.08MPa条件下制成三层层状多孔碳化硅陶瓷/锡磷青铜合金复合材料。其中，锡磷青铜合金由以下成分(以质量百分比计)组成：Zn：3.2％，Sn：4.3％，P：0.03％，Fe：0.04％，Ni：0.9％，Si：0.09％，稀土元素：0.4％，Pb：0.01％，Al：0.001％，Sb：0.001％，Bi：0.001％，余量为Cu以及不可避免的杂质元素。
最后，通过普通的锻造成型工艺将三层层状多孔碳化硅陶瓷/锡磷青铜合金复合材料制成本发明电视闭路连接器。
实施例5：
首先，分别配制上表面层、中间层和下表面层氮化硅陶瓷的原料，其中，上表面层和下表面层氮化硅陶瓷的原料组成(质量百分比计)均为95％Si3N4和5％Y2O3，中间层氮化硅陶瓷的原料组成(质量百分比计)为3％SiO2、1％炭黑、6％Y2O3、余量Si3N4。原料中，炭黑的粒径为60-80nm，SiO2的粒径为0.1-0.5μm，Y2O3的粒径为0.2-1.2μm，Si3N4为α>95％的α-Si3N4。并将配料利用有机载体浸渍成型并在0.6MPa的氮气压力和1730℃下烧结1h，分别制得上表面层、中间层、下表面层的干粉。
然后将制得的上表面层、中间层、下表面层的干粉依次敷放，最后在3-4MPa的压力下压制成型，得到三层层状多孔氮化硅陶瓷。并将体积百分比含量为30％的三层层状多孔氮化硅陶瓷与体积百分比含量为70％的锡磷青铜合金利用真空-气压铸造方法在真空度为0.05-0.08MPa条件下制成三层层状多孔碳化硅陶瓷/锡磷青铜合金复合材料。其中，锡磷青铜合金由以下成分(以质量百分比计)组成：Zn：3.3％，Sn：4.5％，P：0.03％，Fe：0.05％，Ni：1％，Si：0.1％，稀土元素：0.5％，Pb：0.01％，Al：0.001％，Sb：0.001％，Bi：0.001％，余量为Cu以及不可避免的杂质元素。
最后，通过普通的锻造成型工艺将三层层状多孔碳化硅陶瓷/锡磷青铜合金复合材料制成本发明电视闭路连接器。
对比例1：
对比例1为市售普通电视闭路连接器。
对比例2：
对比例2与实施例3的区别仅在于，对比例2的锡磷青铜合金由市售普通锡磷青铜合金代替。
对比例3
对比例3与实施例3的区别仅在于，对比例3的电视闭路连接器仅由锡磷青铜合金材料制成。
将本发明实施例1-5和对比例1-3中的电视闭路连接器进行性能测试，测试结果如表1所示。
表1：性能测试结果
从表1可知，本发明提高了电视闭路连接器的抗拉强度、硬度、导电率等性能。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims (10)

1.电视闭路连接器，包括连接器本体，其特征在于，所述连接器本体由三层层状多孔氮化硅陶瓷/锡磷青铜合金复合材料制成，所述三层层状多孔氮化硅陶瓷/锡磷青铜合金复合材料包括体积百分比含量为10-30％的三层层状多孔氮化硅陶瓷和体积百分比含量为70-90％的锡磷青铜合金。
2.根据权利要求1所述的电视闭路连接器，其特征在于，所述三层层状多孔氮化硅陶瓷包括上表面层、下表面层以及上下表面层之间的中间层，其中上表面层和下表面层氮化硅陶瓷的原料组成(质量百分比计)均为90-95％Si3N4和5-10％Y2O3。
3.根据权利要求2所述的电视闭路连接器，其特征在于，所述中间层氮化硅陶瓷的原料组成(质量百分比计)为0.5-3％SiO2、0.5-1％炭黑、2-6％Y2O3、余量Si3N4。
4.根据权利要求3所述的电视闭路连接器，其特征在于，所述炭黑的粒径为60-80nm。
5.根据权利要求3所述的电视闭路连接器，其特征在于，所述SiO2的粒径为0.1-0.5μm。
6.根据权利要求2或3所述的电视闭路连接器，其特征在于，所述Y2O3的粒径为0.2-1.2μm。
7.根据权利要求2或3所述的电视闭路连接器，其特征在于，所述Si3N4为α>95％的α-Si3N4。
8.根据权利要求1所述的电视闭路连接器，其特征在于，所述锡磷青铜合金由以下成分(以质量百分比计)组成：Zn：2.7-3.3％，Sn：3.5-4.5％，P：0.01-0.03％，Fe：0.01-0.05％，Ni：0.5-1％，Si：0.05-0.1％，稀土元素：0.1-0.5％，Pb＜0.02％，Al＜0.002％，Sb＜0.002％，Bi＜0.002％，余量为Cu以及不可避免的杂质元素。
9.根据权利要求1或2或3或8所述的电视闭路连接器，其特征在于，所述三层层状多孔氮化硅陶瓷/锡磷青铜合金复合材料由如下方法制得：
S1、分别按上表面层、中间层、下表面层所述的原料配料，分别将配料利用有机载体浸渍成型并在0.3-0.6MPa的氮气压力和1700-1730℃下烧结1-2h，分别制得上表面层、中间层、下表面层的干粉；
S2、将制得的上表面层、中间层、下表面层的干粉依次敷放，最后在3-4MPa的压力下压制成型，得到三层层状多孔氮化硅陶瓷；
S3、将三层层状多孔氮化硅陶瓷与锡磷青铜合金利用真空-气压铸造方法制成三层层状多孔碳化硅陶瓷/锡磷青铜合金复合材料。
10.根据权利要求9所述的电视闭路连接器，其特征在于，所述真空-气压铸造方法中的真空度为0.05-0.08MPa。
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