CN107313007B - 一种充电接头、电子设备及充电接头强化方法 - Google Patents

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Abstract

一种充电接头、电子设备及充电接头强化方法。本发明公开了一种充电接头强化方法，包括步骤：在温度条件为400℃～460℃的真空条件下，通过离子氮化工艺在充电接头表面生成离子氮化层；在温度条件为440℃～460℃的条件下，采用渗金属工艺在离子氮化层表面生成Ti‑Mo‑Nb‑Nd‑N复合渗层；在温度条件为180℃～200℃的真空条件下，利用离子镀工艺在Ti‑Mo‑Nb‑Nd‑N复合渗层表面制备Ni膜层；通过电镀金工艺在Ni膜层表面制备电镀金层。采用本发明的强化方法，可有效提高手机充电接头的耐磨性和导电性。本发明还高能公开了一种充电接头和电子设备。

Description

一种充电接头、电子设备及充电接头强化方法
技术领域
本发明涉及材料强化技术领域，尤其涉及一种充电接头、电子设备及充电接头强化方法。
背景技术
现有电子设备的充电接头通常采用双相不锈钢材料经粉末冶金工艺制成，其硬度为300Hv～400Hv。在通过粉末冶金工艺制成充电接头后，还需要对充电接头进行热处理及镀金处理，以使充电接头获得较好的耐磨性和导电性。但是由于双相不锈钢(含铁素体及奥氏体)材料硬度较低、不耐磨，且充电接头具有尺寸小、壁厚小、结构复杂和精度高，这就使得如果采用常规形变热处理工艺来对充电接头进行热处理，会因处理温度高而导致充电接头易变形，而温度过低又不能满足热处理的工艺条件；同时，由于双向不锈钢材料经常规高温热处理后脆性变大，使得充电接易折断；并且，粉末冶金材料多孔隙，直接在充电接头表面镀金，不仅金的消耗量大，成本高，而且电镀金层的结合力不好，易脱落。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种充电接头、电子设备及充电接头强化方法，能够在保持原有韧性的基础上，同时提高充电接头的耐磨性和导电性。
为解决上述技术问题，本发明的一种充电接头强化方法，所述充电接头采用双相不锈钢材料制成，包括如下步骤：
S1、在充电接头表面生成离子氮化层；
S2、在所述离子氮化层表面生成Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层；
S3、在所述Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层表面制备Ni膜层；
S4、在所述Ni膜层表面制备电镀金层。
作为上述方案的改进，所述步骤S1包括：在温度为200℃～500℃的真空条件下，通过离子氮化工艺在充电接头表面生成离子氮化层；
所述步骤S2包括：在温度为440℃～460℃的真空条件下，采用渗金属工艺在所述离子氮化层表面生成Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层；
所述步骤S3包括：在温度为180℃～200℃的真空条件下，利用离子镀工艺在所述Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层表面制备Ni膜层；
所述步骤S4包括：通过电镀金工艺在所述Ni膜层表面制备电镀金层。
作为上述方案的改进，所述步骤S2中的所述渗金属工艺的条件包括：
以Ti-Mo-Nb-Nd-N复合材料为标靶材料，以N2气体为离子氮化材料，以双阴极直流脉冲双电源作为电源；其中，真空炉的炉壁接地，所述双阴极直流脉冲双电源的一阴极电源接所述标靶材料，另一阴极电源与经步骤S1处理后的充电接头连接，所述双阴极直流脉冲双电源的一阴极电源的工作电压为700V～800V、频率为1000Hz，所述另一阴极电源的工作电压为500V～600V、频率为1000Hz。
作为上述方案的改进，所述Ti-Mo-Nb-Nd-N复合材料中各组分所占重量百分比为：Ti为79％～89％，Mo为10％～20％，Nb为0.4％～0.6％，Nd为0.4％～0.6％。
作为上述方案的改进，所述步骤S3中的所述离子镀工艺的条件包括：
镀膜电压为800V～1000V、真空度为0.35Pa～0.51Pa。
作为上述方案的改进，所述步骤S1按照包括如下操作的方法进行：
将充电接头置于真空炉内；
将所述真空炉的真空度抽到10～2Pa～10～1Pa后，注入Ar气；
待真空炉内的温度达到200℃时，向所述真空炉内注入H2气；
控制所述真空炉内的真空度为30Pa～60Pa；
待所述真空炉内的温度达到400℃时，注入N2气体，并保温，以在所述充电接头的表面生成离子氮化层。
作为上述方案的改进，所述离子氮化层的厚度为30um～40um、硬度为700Hv～900Hv，所述Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层的厚度为8um～15um、硬度为1200Hv～1600Hv。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种充电接头，所述充电接头采用上述充电接头强化方法制成。
本发明还提供一种电子设备，所述电子设备设有上述充电接头。
与现有技术相比，本发明的与现有技术相比，本发明的一种充电接头、电子设备及充电接头强化方法具有以下有益效果：
(1)采用中温真空离子氮化、中温渗金属、低温真空离子镀和电镀金四个工艺，在充电接头表面由里向外依次生成离子氮化层和Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层，并在Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层表面依次制备Ni膜层和电镀金层，使得充电接头表面由内向外能形成具有硬度梯度的强化渗层，提高充电接头的耐磨性；
(2)在400℃～460℃的中温温度下进行离子氮化工艺，在440℃～460℃的中温温度下进行渗金属工艺，可避免因常规热处理而导致充电接头易变形、脆性大且易弯折；
(3)采用本发明充电接头强化方法制成的充电接头的表面硬度高、心部硬度低的结构，能保证充电接头有良好的韧性；
(4)由于Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层外还形成有Ni膜层，Ni膜层与Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层结合良好，且Ni膜层致密，能密封经粉末冶金工艺制成的双相不锈钢材料充电接头的孔隙，可提高充电接头的防腐性和耐磨性；同时，Ni膜层还能与后续电镀金层进行良好结合，可避免电镀金层脱落，减少金的用量，降低电镀金工艺的成本；
(5)在Ni膜层外制备电镀金层，能提高充电接头的导电性能。
为解决上述技术问题，本发明还提供另一种充电接头，所述充电接头采用双相不锈钢材料制成，在所述充电接头的表面依次生成有离子氮化层和Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层，在所述Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层表面依次制备有Ni膜层和电镀金层。
作为上述方案的改进，所述离子氮化层的厚度为30um～40um、硬度为700Hv～900Hv，所述Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层的厚度为8um～15um、硬度为1200Hv～1600Hv。
作为上述方案的改进，所述Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层中各组分所占重量百分比为：Ti为79％～89％，Mo为10％～20％，Nb为0.4％～0.6％，Nd为0.4％～0.6％。
本发明还提供另一种电子设备，所述电子设备设有上述另一种充电接头。
与现有技术相比，本发明的充电接头及电子设备，具有以下有益效果：
(1)在充电接头表面由里向外依次生成有离子氮化层和Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层，并在Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层表面依次制备有Ni膜层和电镀金层，使得充电接头表面由内向外能形成具有硬度梯度的强化渗层，提高充电接头的耐磨性；
(2)充电接头的表面硬度高、心部硬度低的结构，能保证充电接头有良好的韧性；
(3)由于Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层外制备有Ni膜层，Ni膜层与Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层结合良好，且Ni膜层致密，能密封经粉末冶金工艺制成的双相不锈钢材料充电接头的孔隙，可提高充电接头的防腐性和耐磨性；同时，Ni膜层还能与后续电镀金层进行良好结合，可避免电镀金层脱落，减少金的用量，降低电镀金工艺的成本；
(4)在Ni膜层外制备有电镀金层，能提高充电接头的导电性能。
附图说明
图1是本发明实施例1的一种充电接头强化方法的工艺流程示意图。
图2是本发明实施例1中一种充电接头强化方法的制作流程示意图。
图3是本发明实施例1中步骤S1的流程示意图。
图4是本发明实施例2中充电接头表面材料的结构示意图。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
下面结合具体实施例和附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。
实施例1
如图1～图2所示，本发明的一种充电接头强化方法，其中，该充电接头采用双相不锈钢材料制成，包括如下步骤：
S1、在充电接头10表面生成离子氮化层11：在温度条件为400℃～460℃的真空条件下，通过离子氮化工艺在充电接头10表面生成离子氮化层11；
其中，如图3所示，步骤S1按照包括如下操作的方法进行：
S11、将充电接头10置于真空炉内；
S12、将真空炉的真空度抽到10-2Pa～10-1Pa后，注入Ar气；
S13、待真空炉内的温度达到200℃时，向真空炉内注入H2气；
S14、控制真空炉内的真空度为30Pa～60Pa；
S15、待真空炉内的温度达到400℃时，注入N2气体，并保温30min～40min，以在充电接头10表面形成一层厚度为30um～40um、硬度范围为700Hv～900Hv的离子氮化层11。
S2、在离子氮化层11表面生成Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层12：在温度条件为440℃～460℃的真空条件下，采用渗金属工艺在离子氮化层11表面生成Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层12；
在步骤S2中，渗金属的工艺条件包括：以Ti-Mo-Nb-Nd-N复合材料为标靶材料，其中，标靶材料各组分所占重点百分比分别为：Ti为79％～89％，Mo为10％～20％，Nb为0.5％，Nd为0.5％；以N2气体为离子氮化材料；以双阴极直流脉冲双电源作为电源，其中，真空炉的炉壁接地，双阴极直流脉冲双电源的一阴极电源接标靶材料，另一阴极电源接工件架，工件架用于固定经步骤S1处理的充电接头10；并且双阴极直流脉冲双电源的一阴极电源的工作电压范围为700V～800V、频率为1000Hz，另一阴极电源的工作电压范围为500V～600V、频率为1000Hz；控制渗金属处理时间为10min～20min。
在上述步骤S2中，由于稀土元素Nb和Nd具有细化晶粒的作用，因此，能够在离子氮化层11表面形成厚度范围为8um～15um、硬度范围为1200Hv～1600Hv的Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层12；同时，经步骤S2处理后，还可以使离子氮化层11由充电接头10表面向其内部扩散15um～32um，能提高充电接头10的表面硬度。
S3、在Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层12表面制备Ni膜层13：在温度条件为180℃～200℃的真空条件下，利用离子镀工艺在在Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层12表面制备Ni膜层13；
在步骤S3中，真空离子镀的工艺条件包括：镀膜时电压为800V～1000V、真空度为0.35Pa～0.51Pa、镀膜时间为1min～2min。经步骤S3处理后，在充电接头10表面形成厚度为4um～8um的Ni膜层13。
S4、在Ni膜层13表面制备电镀金层14：通过电镀金工艺在Ni膜层13表面制备厚度为3um～5um的电镀金层14。
其中，步骤S1和步骤S2同一真空炉中进行，可节省工时、能耗，提高热处理效率。与现有技术相比，本发明的一种充电接头强化方法，具有以下有益效果：
(1)采用中温真空离子氮化和中温渗金属工艺在充电接头10表面依次生成离子氮化层11和Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层12，其中，离子氮化层11的硬度范围可达到700Hv～900Hv，Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层12的硬度范围可达到1200Hv～1600Hv，使得充电接头10表面由内向外形成具有硬度梯度的强化渗层，增加了充电接头10表面硬度，可有效提高充电接头10的耐磨性；
(2)在400℃～460℃的中温温度下进行离子氮化工艺，在440℃～460℃的中温温度下进行渗金属工艺，均未超过双相不锈钢材料的脆性转变温度，可避免因常规热处理而导致充电接头易变形、脆性大且易弯折；
(3)由于双相不锈钢材料具有良好的延展性，离子氮化层11的厚度为30um～40um，Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层12的厚度为8um～15um，使得由离子氮化层11和Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层12共同构成的强化渗层的总厚度不超过55um，强化渗层的厚度小，进而具有较好的韧性；
(4)在对充电接头10进行离子氮化生成离子氮化层11后，再利用渗金属工艺生成Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层12，可使离子氮化层11由充电接头表10向其内部渗入15um～32um的厚度，从而使得充电接头10形成表面硬度高、心部硬度低的结构，进而在提高充电接头10表面耐磨性的前提下，还能保证充电接头10有良好的韧性，使其不易折断；
(5)在经渗金属工艺处理形成Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层12后，再采用低温真空离子镀在充电接头10表面制备Ni膜层13，由于Ni膜层13能能与上述强化渗层进行良好结合，且Ni膜层13致密度高，因此，当充电接头10采用粉末冶金工艺制成时，能有效密封充电接头10表面的孔隙，提高充电接头10的防腐性和耐磨性；
(6)由于电镀金层14制备在Ni膜层13外，使得电镀金层14能够与Ni膜层13表面进行良好结合，避免现有技术中因直接在充电接头10进行电镀，而导致双相不锈钢材料与电镀层结合力不佳、电镀层易脱落，进而可有效提高充电接头10的导电性能；同时，由于Ni膜层13将充电接头10表面的孔隙密封，使得电镀金层14的覆盖性好，提升充电接头10的表面光洁度，还能减少金的用量，降低电镀金工艺的成本。
本发明还提供一种充电接头，该充电接头采用上述充电接头强化方法制成。
本发明还提供一种电子设备，该电子设备设有采用上述充电接头强化方法制成的充电接头。
实施例2
如图4所示，本发明的一种充电接头10采用双相不锈钢材料经粉末冶金制成，在充电接头10的表面依次生成有离子氮化层11和Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层12，在Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层12表面依次制备有Ni膜层13和电镀金层14。其中，离子氮化层11的厚度为30um～40um、硬度为700Hv～900Hv，Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层12的厚度为8um～15um、硬度为1200Hv～1600Hv。
其中，Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层中各组分所占重量百分比为：Ti为79％～89％，Mo为10％～20％，Nb为0.4％～0.6％，Nd为0.4％～0.6％。
本发明还提供一种电子设备，该电子设备设有实施例2中的充电接头。与现有技术相比，本发明的充电接头及电子设备，具有以下有益效果：
(1)在充电接头10表面依次生成离子氮化层11和Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层12，其中，离子氮化层11的硬度范围可达到700Hv～900Hv，Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层12的硬度范围可达到1200Hv～1600Hv，使得充电接头10表面由内向外形成具有硬度梯度的强化渗层，增加了充电接头10的表面硬度，可有效提高充电接头10的耐磨性；
(2)由于双相不锈钢材料具有良好的延展性，离子氮化层11的厚度为30um～40um，Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层12的厚度为8um～15um，使得由离子氮化层11和Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层12共同构成的强化渗层的总厚度不超过55um，强化渗层的厚度小，进而具有较好的韧性；
(3)充电接头10的强化渗层表面硬度高、心部硬度低的结构，使得提高充电接头10表面耐磨性的前提下，还能保证充电接头10有良好的韧性，使其不易折断；
(4)在Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层12外制备有Ni膜层13，由于Ni膜层13能与上述强化渗层进行良好结合，且Ni膜层13致密度高，能有效密封充电接头10表面的孔隙，可提高充电接头10的防腐性和耐磨性；
(5)由于在Ni膜层13外还制备有电镀金层14，使得电镀金层14能够与Ni膜层13表面进行良好结合，避免现有技术中因直接在充电接头10设置电镀层，而导致双相不锈钢材料与电镀层结合力不佳、电镀层易脱落，进而可有效提高充电接头10的导电性能；同时，由于Ni膜层13将充电接头10表面的孔隙密封，使得电镀金层14的覆盖性好，进而提升充电接头10的表面光洁度，还能减少金的用量，降低电镀金工艺的成本。
本发明的充电接头包括手机、笔记本、数码相机、迷你音响等电子设备的充电接头，但不仅限于充电接头。上述充电接头的强化方法同样适用于采用双相不锈钢材料制成的其他类型的连接头。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，故凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (12)

1.一种充电接头强化方法，所述充电接头采用双相不锈钢材料制成，其特征在于，包括如下步骤：
S1、在温度为400℃～460℃的真空条件下，通过离子氮化工艺在充电接头表面生成离子氮化层；
S2、在温度为440℃～460℃的真空条件下，采用渗金属工艺在所述离子氮化层表面生成Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层；
S3、在温度为180℃～200℃的真空条件下，利用离子镀工艺在所述Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层表面制备Ni膜层；
S4、通过电镀金工艺在所述Ni膜层表面制备电镀金层。
2.如权利要求1所述的充电接头强化方法，其特征在于，所述步骤S2中的所述渗金属工艺的条件包括：
以Ti-Mo-Nb-Nd-N复合材料为标靶材料，以N2气体为离子氮化材料，以双阴极直流脉冲双电源作为电源；其中，真空炉的炉壁接地，所述双阴极直流脉冲双电源的一阴极电源接所述标靶材料，另一阴极电源与经步骤S1处理后的充电接头连接，所述双阴极直流脉冲双电源的一阴极电源的工作电压为700V～800V、频率为1000Hz，所述另一阴极电源的工作电压为500V～600V、频率为1000Hz。
3.如权利要求2所述的充电接头强化方法，其特征在于，所述Ti-Mo-Nb-Nd-N复合材料中各组分所占重量百分比为：Ti为79％～89％，Mo为10％～20％，Nb为0.4％～0.6％，Nd为0.4％～0.6％。
4.如权利要求1所述的充电接头强化方法，其特征在于，所述步骤S3中的所述离子镀工艺的条件包括：
镀膜电压为800V～1000V、真空度为0.35Pa～0.51Pa。
5.如权利要求1所述的充电接头强化方法，其特征在于，所述步骤S1按照包括如下操作的方法进行：
将充电接头置于真空炉内；
将所述真空炉的真空度抽到10-2Pa～10-1Pa后，注入Ar气；
待真空炉内的温度达到200℃时，向所述真空炉内注入H2气；
控制所述真空炉内的真空度为30Pa～60Pa；
待所述真空炉内的温度达到400℃时，注入N2气体，并保温，以在所述充电接头的表面生成离子氮化层。
6.如权利要求1所述充电接头强化方法，其特征在于，所述离子氮化层的厚度为30um～40um、硬度为700Hv～900Hv，所述Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层的厚度为8um～15um、硬度为1200Hv～1600Hv。
7.一种充电接头，其特征在于，采用如权利要求1～6中任一项所述的充电接头强化方法制成。
8.一种电子设备，其特征在于，设有如权利要求7所述的充电接头。
9.一种充电接头，其特征在于，所述充电接头采用双相不锈钢材料制成，在所述充电接头的表面依次生成有离子氮化层和Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层，在所述Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层表面依次制备有Ni膜层和电镀金层。
10.如权利要求9所述的充电接头，其特征在于，所述离子氮化层的厚度为30um～40um、硬度为700Hv～900Hv，所述Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层的厚度为8um～15um、硬度为1200Hv～1600Hv。
11.如权利要求10所述的充电接头，其特征在于，所述Ti-Mo-Nb-Nd-N复合渗层中各组分所占重量百分比为：Ti为79％～89％，Mo为10％～20％，Nb为0.4％～0.6％，Nd为0.4％～0.6％。
12.一种电子设备，其特征在于，设有如权利要求9～11中任一项所述的充电接头。
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