CN105406249A - 一种电子琴连接器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电子琴连接器，包括连接器本体，连接器本体包括陶瓷填充部以及设置在陶瓷填充部外层的金属层，金属层由铜合金制成，铜合金由以下成分(以质量百分比计)组成：Ni：2.0-3.5％，Si：0.5-1％，Zn：2.0-2.5％，P：0.01-0.05％，Fe：0.01-0.05％，Zr：0.05-0.3％，稀土元素：0.1-0.5％，Pb＜0.02％，Bi＜0.002％，余量为Cu以及不可避免的杂质元素。本发明电子琴连接器本体通过在连接器金属结构中加以陶瓷结构件来对连接器的金属结构进行改善，在一定程度上增加连接器的高温使用性能，同时降低连接器的质量，保证连接器的导电性和导热性。

Description

一种电子琴连接器
技术领域
本发明涉及一种连接器，尤其涉及一种电子琴连接器。
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，使用寿命久的电子琴连接器。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种电子琴连接器，包括连接器本体，连接器本体包括陶瓷填充部以及设置在陶瓷填充部外层的金属层，金属层由铜合金制成，铜合金由以下成分(以质量百分比计)组成：Ni：2.0-3.5％，Si：0.5-1％，Zn：2.0-2.5％，P：0.01-0.05％，Fe：0.01-0.05％，Zr：0.05-0.3％，稀土元素：0.1-0.5％，Pb＜0.02％，Bi＜0.002％，余量为Cu以及不可避免的杂质元素。
本发明连接器本体包括陶瓷填充部以及设置在陶瓷填充部外层的金属层，通过在连接器金属结构中加以陶瓷结构件来对连接器的金属结构进行改善，因为陶瓷具有较高的硬度，在温度不太高的环境下具有较好的机械强度，即便是温度达到数百度(陶瓷尤其是氮化硅陶瓷在工作温度达到1200度时，才会随着使用时间的增加而损伤)仍可以正常使用，故而能够在一定程度上增加连接器的高温使用性能，同时降低连接器的质量，保证连接器的导电性和导热性。
此外，本发明金属层进一步优选由铜合金制成，且本发明铜合金的组成成分及其质量百分比配伍合理，保证了铜合金的强度。其中，Zn在铜合金中固溶度较大，本发明高含量的Zn元素可以对铜合金起到固溶强化作用。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，而且，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。
本发明铜合金中还含有微量的Zr元素，Zr元素可以在合金中形成细小、弥散分布的析出相，从而能显著提高合金的显微硬度和再结晶温度，使合金能够满足高强度、高导电率的性能要求。
本发明铜合金中还含有的微量P元素和Fe元素可以形成Fe2P，在不降低合金的导电性的同时也能改善合金的强度和抗应力松弛性能。
此外，本发明铜合金中添加的稀土元素可以使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。在本发明中，稀土元素进一步优选由Ce和Y按质量比为(0.5-2)：1组成。因为稀土元素Ce还能与Cu和P元素生成CuCeP金属间化合物，该金属间化合物呈点状弥散分布在晶界或晶内，能够细化合金组织，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。而稀土元素Y也可显著细化合金的晶粒，提高合金的强度和硬度；且添加稀土元素Y后，铜合金基体的结合力增强，耐腐蚀性能得到提高。
因此，本发明制成的连接器不仅具有优异的强度、硬度、抗应力松弛性等性能，且具有优异的导电率。与锡磷青铜合金制备成的连接器相比，本发明铜合金制备成的连接器的强度、硬度等性能明显高于锡磷青铜合金制备成的连接器的强度、硬度等性能，尤其是，本发明铜合金制备成的连接器的导电率是锡磷青铜合金制备成的连接器的导电率的3倍以上。
在上述的一种电子琴连接器中，铜合金由以下成分(以质量百分比计)组成：Ni：2.5-3.0％，Si：0.6-0.8％，Zn：2.0-2.3％，P：0.02-0.03％，Fe：0.02-0.04％，Zr：0.1-0.2％，稀土元素：0.2-0.3％，Pb＜0.02％，Bi＜0.002％，余量为Cu以及不可避免的杂质元素。
在上述的一种电子琴连接器中，陶瓷填充部的表面粗糙度范围为0.2-2微米。
在上述的一种电子琴连接器中，陶瓷填充部至少部分为氮化硅陶瓷。
在上述的一种电子琴连接器中，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。
在上述的一种电子琴连接器中，炭黑的粒径为60-80nm。
在上述的一种电子琴连接器中，SiO2的粒径为0.1-0.5μm。
在上述的一种电子琴连接器中，Y2O3的粒径为0.2-1.2μm。
在上述的一种电子琴连接器中，Si3N4为α>95％的α-Si3N4。
在上述的一种电子琴连接器中，陶瓷填充部分为以碳化硅陶瓷为主体以及在主体外层至少部分为氮化硅陶瓷的表层。本发明通过采用以碳化硅陶瓷为主体，并在主体表层设置至少部分氮化硅陶瓷表层，在考虑到氮化硅陶瓷高成本的同时，充分利用氮化硅高硬度的性质，为陶瓷填充部的主体提供保护，不仅仅改善结构硬度和组织相容性，同时还可以在一定程度上提升连接器的高温使用性能，通过提升连接器自身结构的稳定性，从而提升其在高温使用环境下的适应性，提高其使用寿命。
本发明还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Si3N4晶种的含量对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。以此种控制氮化硅气孔率的工艺为基础，制备氮化硅陶瓷。随着原料中的Si3N4含量的逐渐增加，整个氮化硅的收缩率和气孔率逐渐降低，弯曲强度逐渐增加，具有较高的力学性能。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明电子琴连接器本体包括陶瓷填充部以及设置在陶瓷填充部外层的金属层，通过在连接器金属结构中加以陶瓷结构件来对连接器的金属结构进行改善，在一定程度上增加连接器的高温使用性能，同时降低连接器的质量，保证连接器的导电性和导热性。
2、本发明制备电子琴连接器的铜合金的组成成分及其质量百分比配伍合理，使铜合金具有优异的强度、硬度、抗应力松弛性等性能，且具有优异的导电率，导电率是锡磷青铜合金导电率的3倍以上。
附图说明
图1为本发明电子琴连接器的结构示意图。
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。
实施例1：
如图1所示，本实施例中的电子琴连接器本体包括陶瓷填充部以及设置在陶瓷填充部外层的金属层。
其中，陶瓷填充部分为以碳化硅陶瓷为主体以及在主体外层至少部分为氮化硅陶瓷的表层，其表面粗糙度范围为0.2微米。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。
金属层由铜合金制成，铜合金由以下成分(以质量百分比计)组成：Ni：2.0％，Si：0.5％，Zn：2.0％，P：0.01％，Fe：0.01％，Zr：0.05％，稀土元素：0.1％，Pb：0.01％，Bi：0.001％，余量为Cu以及不可避免的杂质元素。
实施例2：
如图1所示，本实施例中的电子琴连接器本体包括陶瓷填充部以及设置在陶瓷填充部外层的金属层。
其中，陶瓷填充部分为以碳化硅陶瓷为主体以及在主体外层至少部分为氮化硅陶瓷的表层，其表面粗糙度范围为0.5微米。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。
金属层由铜合金制成，铜合金由以下成分(以质量百分比计)组成：Ni：2.5％，Si：0.6％，Zn：2.0％，P：0.02％，Fe：0.02％，Zr：0.1％，稀土元素：0.2％，Pb：0.01％，Bi：0.001％，余量为Cu以及不可避免的杂质元素。
实施例3：
如图1所示，本实施例中的电子琴连接器本体包括陶瓷填充部以及设置在陶瓷填充部外层的金属层。
其中，陶瓷填充部分为以碳化硅陶瓷为主体以及在主体外层至少部分为氮化硅陶瓷的表层，其表面粗糙度范围为1微米。氮化硅陶瓷的原料组成(质量百分比计)为2％SiO2、0.8％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。
金属层由铜合金制成，铜合金由以下成分(以质量百分比计)组成：Ni：2.8％，Si：0.7％，Zn：2.2％，P：0.025％，Fe：0.03％，Zr：0.15％，稀土元素：0.25％，Pb：0.01％，Bi：0.001％，余量为Cu以及不可避免的杂质元素。
实施例4：
如图1所示，本实施例中的电子琴连接器本体包括陶瓷填充部以及设置在陶瓷填充部外层的金属层。
其中，陶瓷填充部分为以碳化硅陶瓷为主体以及在主体外层至少部分为氮化硅陶瓷的表层，其表面粗糙度范围为1.5微米。氮化硅陶瓷的原料组成(质量百分比计)为2.5％SiO2、0.9％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。
金属层由铜合金制成，铜合金由以下成分(以质量百分比计)组成：Ni：3.0％，Si：0.8％，Zn：2.3％，P：0.03％，Fe：0.04％，Zr：0.2％，稀土元素：0.3％，Pb：0.01％，Bi：0.001％，余量为Cu以及不可避免的杂质元素。
实施例5：
如图1所示，本实施例中的电子琴连接器本体包括陶瓷填充部以及设置在陶瓷填充部外层的金属层。
其中，陶瓷填充部分为以碳化硅陶瓷为主体以及在主体外层至少部分为氮化硅陶瓷的表层，其表面粗糙度范围为2微米。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。
金属层由铜合金制成，铜合金由以下成分(以质量百分比计)组成：Ni：3.5％，Si：1％，Zn：2.5％，P：0.05％，Fe：0.05％，Zr：0.3％，稀土元素：0.5％，Pb：0.01％，Bi：0.001％，余量为Cu以及不可避免的杂质元素。
对比例1：
对比例1为市售普通电子琴连接器。
对比例2：
对比例2与实施例3的区别仅在于，对比例2的铜合金由市售锡磷青铜合金代替。
对比例3
对比例3与实施例3的区别仅在于，对比例3的电子琴连接器仅由铜合金材料制成。
将本发明实施例1-5和对比例1-3中的电子琴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，本发明提高了电子琴连接器的抗拉强度、硬度等机械性能，尤其是导电率，提高了近4倍左右。
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)

1.一种电子琴连接器，包括连接器本体，其特征在于，所述连接器本体包括陶瓷填充部以及设置在陶瓷填充部外层的金属层，所述金属层由铜合金制成，所述铜合金由以下成分(以质量百分比计)组成：Ni：2.0-3.5％，Si：0.5-1％，Zn：2.0-2.5％，P：0.01-0.05％，Fe：0.01-0.05％，Zr：0.05-0.3％，稀土元素：0.1-0.5％，Pb＜0.02％，Bi＜0.002％，余量为Cu以及不可避免的杂质元素。
2.根据权利要求1所述的一种电子琴连接器，其特征在于，所述铜合金由以下成分(以质量百分比计)组成：Ni：2.5-3.0％，Si：0.6-0.8％，Zn：2.0-2.3％，P：0.02-0.03％，Fe：0.02-0.04％，Zr：0.1-0.2％，稀土元素：0.2-0.3％，Pb＜0.02％，Bi＜0.002％，余量为Cu以及不可避免的杂质元素。
3.根据权利要求1所述的一种电子琴连接器，其特征在于，所述陶瓷填充部的表面粗糙度范围为0.2-2微米。
4.根据权利要求1所述的一种电子琴连接器，其特征在于，所述陶瓷填充部至少部分为氮化硅陶瓷。
5.根据权利要求4所述的一种电子琴连接器，其特征在于，所述陶瓷填充部分为以碳化硅陶瓷为主体以及在主体外层至少部分为氮化硅陶瓷的表层。
6.根据权利要求5所述的一种电子琴连接器，其特征在于，所述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。
7.根据权利要求6所述的一种电子琴连接器，其特征在于，所述炭黑的粒径为60-80nm。
8.根据权利要求6所述的一种电子琴连接器，其特征在于，所述SiO2的粒径为0.1-0.5μm。
9.根据权利要求6所述的一种电子琴连接器，其特征在于，所述Y2O3的粒径为0.2-1.2μm。
10.根据权利要求6所述的一种电子琴连接器，其特征在于，所述Si3N4为α>95％的α-Si3N4。
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