CN109265971A - 一种接线盒用汇流片的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种接线盒用汇流片的制备方法，属于导电连接部件技术领域。制备过程如下：将乙酸铜溶于氨水中经机械搅拌配制成铜氨溶液，然后加入纳米银、碳纳米管和炭黑混匀后进行磁力搅拌和超声分散；加热后放入高剪切均质机中边均质边加热至混合溶液成为泥浆体；然后加入纯铝粉、聚己内酯、聚己二酸‑1,4‑丁二醇酯和1,6‑己二异氰酸酯混匀后反应，然后加入丙酮肟加热搅拌后，放入三辊机研磨成均匀的糊状物；将糊状物填入汇流片模具中，高温烧结并随炉冷却后，加入到压延机中轧制，得到复合板材，最后切割得到汇流片。本发明通过加入炭黑和碳纳米管与其它组分相结合，起到协同增效的作用，使制备的汇流片具备导电性好、机械稳定性高、耐磨性好以及强度高等优点。

Description

一种接线盒用汇流片的制备方法
技术领域
本发明属于导电连接部件技术领域，具体涉及一种接线盒用汇流片的制备方法。
背景技术
接线盒的导线连接部件通常采用汇流条。汇流条是一种多层层压结构的导电连接部件。具有感抗低、抗干扰、高频滤波效果好、可靠性高、节省空间、装配简洁快捷等优异特点。汇流条由汇流片(导电层)与绝缘层构成，结构形式为两者依次组合叠装、铆接及封装而成。汇流片上设计引出脚与电缆焊接。
汇流条导电基体即汇流片通常选用导电率优良的金属，如纯铜、黄铜和铝合金。目前选用汇流片的材料基本上有两类：纯铜板( T2) 或黄铜板( H 62)。纯铜板具有较高的导电导热性，并有良好的耐蚀性，但材质较软，σb ≥196 Mpa( M状态)，加工后平直性较差，可应用于长度较短或竖直放置的汇流条。对于一些长度较长且水平位置放置的汇流条来讲纯铜板由于变形大， 不宜采用。而黄铜板除导电性略低于纯铜板外，其他性能与纯铜板相似，但强度比纯铜板高得多，σb ≥294 Mpa( M状态)，适用于长度较长(>2000 mm) 及各种放置场合。
专利申请号为2016100445841的中国专利申请公开了一种铜镍复合汇流片的生产方法，具体包括以下步骤：步骤一，准备基材；步骤二，在铜带上均匀铺洒一层钎焊料；步骤三，采用夹具夹紧吻合连接的镍带和铜带；步骤四，通过钎焊炉进行钎焊；步骤五，对铜镍复合带进行蚀刻，形成铜镍复合汇流片；步骤六，电镀；步骤七，烘干。这种方法采用钎焊的方式将需要的铜带和镍带直接焊接在一起，生产工艺简化，降低了生产成本低，且各个步骤易于控制，降低不良品的产生，提高了经济效益。虽然这种方式生产出来的铜镍汇流片的导电性能好，整体重量轻，焊接效果好，能够使铜带和镍带充分接触，不会有气泡的产生，但是强度差、导电性能还有待于提高，生产工艺中钎焊料的烘烤温度过高，制备工艺较为复杂。
发明内容
解决的技术问题：针对上述技术问题，本发明提供一种接线盒用汇流片的制备方法，具备导电性好、机械稳定性高、耐磨性好以及强度高等优点。
技术方案：一种接线盒用汇流片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
步骤一.按质量份计，称取10~20份纯铝粉、25~30份乙酸铜、80~100份25wt%氨水、2~4份纳米银、1~2份碳纳米管、3~5份炭黑、2~5份聚己内酯、5~10份聚己二酸-1,4-丁二醇酯、0.5~1份1,6-己二异氰酸酯和0.1~0.3份丙酮肟备用；
步骤二.将乙酸铜溶于氨水中经机械搅拌配制成铜氨溶液，然后加入纳米银、碳纳米管和炭黑混匀后进行超声分散40~60 min，随后磁力搅拌60~90 min，然后再超声分散40~60min；
步骤三.在恒温磁力搅拌器中对混合溶液边搅拌边加热30~50 min，加热温度为75~90℃，然后将混合液放入高剪切均质机中边均质边加热至混合溶液成为泥浆体；
步骤四.向步骤三制备的泥浆体中加入纯铝粉、聚己内酯、聚己二酸-1,4-丁二醇酯和1,6-己二异氰酸酯混匀后在70~90℃温度下反应3~5 h，然后加入丙酮肟，在95~110℃边搅拌边加热30~60 min，冷却至室温后用三辊机研磨成均匀的糊状物；
步骤五.将步骤四制备的糊状物填入汇流片模具中，然后在真空度为0.1 Pa~10 Pa条件下以100~150℃/min 的升温速率升至600℃，升温到烧结温度后保温10~20 min，然后随炉冷却，再加入到压延机中轧制，得到复合板材，然后进行切割得到汇流片。
作为优选，所述步骤一中纯铝粉的铝含量≥99.99 wt%，粒度为150~200目。
作为优选，所述步骤一中称取15份纯铝粉、25份乙酸铜、90份25 wt%氨水、3份纳米银、1.5份碳纳米管、4份炭黑、3份聚己内酯、6份聚己二酸-1,4-丁二醇酯、0.6份1,6-己二异氰酸酯和0.2份丙酮肟备用。
作为优选，所述步骤二中将乙酸铜溶于氨水中经机械搅拌配制成铜氨溶液，然后加入纳米银、碳纳米管和炭黑混匀后进行超声分散45 min，随后磁力搅拌60 min，然后再超声分散45 min。
作为优选，所述步骤三中高剪切均质机为FA25型高剪切均质机。
作为优选，所述步骤三中在恒温磁力搅拌器中对混合溶液边搅拌边加热45 min，加热温度为80℃，然后将混合液放入高剪切均质机中边均质边加热至混合溶液成为泥浆体。
作为优选，所述步骤四中向步骤三制备的泥浆体中加入纯铝粉、聚己内酯、聚己二酸-1,4-丁二醇酯和1,6-己二异氰酸酯混匀后在85℃温度下反应4 h，然后加入丙酮肟，在100℃边搅拌边加热45 min，冷却至室温后用三辊机研磨成均匀的糊状物。
作为优选，所述步骤五中将步骤四制备的糊状物填入汇流片模具中，然后在真空度为0.1 Pa条件下以100℃/min 的升温速率升至600℃，升温到烧结温度后保温15 min，然后随炉冷却，再加入到压延机中轧制，得到复合板材，然后进行切割得到汇流片。
作为优选，所述步骤五中压延机轧制时的温度为50~65℃，辊距为0.15~0.2 mm，薄通次数为7次，薄通时辊距不变。
其中，乙炔炭黑为高结构炭黑，具有颗粒细、网状链堆积紧密、比表面积大、单位质量颗粒多等优点，有利于在聚合物中形成链式导电结构。铝是地壳中含量最多的金属元素，具有较高的导电导热性、良好的加工成型性和抗腐蚀性能，在电器行业中广泛用于制作电线、电缆和电导原件等。由于纳米银的表面效应、小尺寸效应等，以纳米银作为导电填料可以提高导电和导热性，减少银用量，降低生产成本，降低固化温度，改善导电胶剪切强度，使银浆可以应用在PET模板、柔性基板。碳纳米管由于具有高机械强度、良好的电学性能、高比表面积以及良好的空间结构，能够改善汇流片复合材料的链结构、导电性能、机械稳定性等。
有益效果：本发明将炭黑和碳纳米管与纯铝粉、乙酸铜、25 wt%氨水、纳米银、聚己内酯、聚己二酸-1,4-丁二醇酯、1,6-己二异氰酸酯和丙酮肟结合，起到协同增效的作用，使制备的汇流片具备导电性好、机械稳定性高以及强度高等优点。由于铝晶粒和纳米银对铜的细化作用，提高了纯铜的强度，使铜在高比压下不易产生变形，减少因压皱而导致的磨损，并使铜的塑形改善，通过一定的塑形变形使铜的磨损很快被磨合，增加有效工作面积，从而提高纯铜的耐磨性。
具体实施方式
实施例1
一种接线盒用汇流片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
步骤一.按质量份计，称取10份纯铝粉、25份乙酸铜、80份25wt%氨水、2份纳米银、1份碳纳米管、3份炭黑、2份聚己内酯、5份聚己二酸-1,4-丁二醇酯、0.5份1,6-己二异氰酸酯和0.1份丙酮肟备用，纯铝粉的铝含量≥99.99 wt%，粒度为150~200目。
步骤二.将乙酸铜溶于氨水中经机械搅拌配制成铜氨溶液，然后加入纳米银、碳纳米管和炭黑混匀后进行超声分散40 min，随后磁力搅拌60 min，然后再超声分散40 min。
步骤三.在恒温磁力搅拌器中对混合溶液边搅拌边加热30 min，加热温度为75℃，然后将混合液放入高剪切均质机中边均质边加热至混合溶液成为泥浆体，高剪切均质机为FA25型高剪切均质机。
步骤四.向步骤三制备的泥浆体中加入纯铝粉、聚己内酯、聚己二酸-1,4-丁二醇酯和1,6-己二异氰酸酯混匀后在70℃温度下反应3 h，然后加入丙酮肟，在95℃边搅拌边加热30 min，冷却至室温后用三辊机研磨成均匀的糊状物。
步骤五.将步骤四制备的糊状物填入汇流片模具中，然后在真空度为0.1 Pa条件下以100℃/min 的升温速率升至600℃，升温到烧结温度后保温10 min，然后随炉冷却，再加入到压延机中轧制，得到复合板材，然后进行切割得到汇流片，压延机轧制时的温度为50℃，辊距为0.15 mm，薄通次数为7次，薄通时辊距不变。
实施例2
一种接线盒用汇流片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
步骤一.按质量份计，称取20份纯铝粉、30份乙酸铜、100份25wt%氨水、4份纳米银、2份碳纳米管、5份炭黑、5份聚己内酯、10份聚己二酸-1,4-丁二醇酯、1份1,6-己二异氰酸酯和0.3份丙酮肟备用，纯铝粉的铝含量≥99.99 wt%，粒度为150~200目。
步骤二.将乙酸铜溶于氨水中经机械搅拌配制成铜氨溶液，然后加入纳米银、碳纳米管和炭黑混匀后进行超声分散60 min，随后磁力搅拌90 min，然后再超声分散60 min。
步骤三.在恒温磁力搅拌器中对混合溶液边搅拌边加热50 min，加热温度为75~90℃，然后将混合液放入高剪切均质机中边均质边加热至混合溶液成为泥浆体，高剪切均质机为FA25型高剪切均质机。
步骤四.向步骤三制备的泥浆体中加入纯铝粉、聚己内酯、聚己二酸-1,4-丁二醇酯和1,6-己二异氰酸酯混匀后在90℃温度下反应5 h，然后加入丙酮肟，在110℃边搅拌边加热60 min，冷却至室温后用三辊机研磨成均匀的糊状物。
步骤五.将步骤四制备的糊状物填入汇流片模具中，然后在真空度为10 Pa条件下以150℃/min 的升温速率升至600℃，升温到烧结温度后保温20 min，然后随炉冷却，再加入到压延机中轧制，得到复合板材，然后进行切割得到汇流片，压延机轧制时的温度为65℃，辊距为0.2 mm，薄通次数为7次，薄通时辊距不变。
实施例3
一种接线盒用汇流片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
步骤一.按质量份计，称取15份纯铝粉、25份乙酸铜、90份25 wt%氨水、3份纳米银、1.5份碳纳米管、4份炭黑、3份聚己内酯、6份聚己二酸-1,4-丁二醇酯、0.6份1,6-己二异氰酸酯和0.2份丙酮肟备用，纯铝粉的铝含量≥99.99 wt%，粒度为150~200目。
步骤二.将乙酸铜溶于氨水中经机械搅拌配制成铜氨溶液，然后加入纳米银、碳纳米管和炭黑混匀后进行超声分散45 min，随后磁力搅拌60 min，然后再超声分散45 min。
步骤三.在恒温磁力搅拌器中对混合溶液边搅拌边加热45 min，加热温度为80℃，然后将混合液放入高剪切均质机中边均质边加热至混合溶液成为泥浆体，高剪切均质机为FA25型高剪切均质机。
步骤四.向步骤三制备的泥浆体中加入纯铝粉、聚己内酯、聚己二酸-1,4-丁二醇酯和1,6-己二异氰酸酯混匀后在85℃温度下反应4 h，然后加入丙酮肟，在100℃边搅拌边加热45 min，冷却至室温后用三辊机研磨成均匀的糊状物。
步骤五.将步骤四制备的糊状物填入汇流片模具中，然后在真空度为0.1 Pa条件下以100℃/min 的升温速率升至600℃，升温到烧结温度后保温15 min，然后随炉冷却，再加入到压延机中轧制，得到复合板材，然后进行切割得到汇流片，压延机轧制时的温度为60℃，辊距为0.2 mm，薄通次数为7次，薄通时辊距不变。
对比例1
同实施例3，区别在于不添加炭黑和碳纳米管，具体制备过程如下：
步骤一.按质量份计，称取15份纯铝粉、25份乙酸铜、90份25 wt%氨水、3份纳米银、3份聚己内酯、6份聚己二酸-1,4-丁二醇酯、0.6份1,6-己二异氰酸酯和0.2份丙酮肟备用。
步骤二.将乙酸铜溶于氨水中经机械搅拌配制成铜氨溶液，然后加入纳米银混匀后进行超声分散45 min，随后磁力搅拌60 min，然后再超声分散45 min；
步骤三.在恒温磁力搅拌器中对混合溶液边搅拌边加热45 min，加热温度为80℃，然后将混合液放入高剪切均质机中边均质边加热至混合溶液成为泥浆体；
步骤四.向步骤三制备的泥浆体中加入纯铝粉、聚己内酯、聚己二酸-1,4-丁二醇酯和1,6-己二异氰酸酯混匀后在85℃温度下反应4 h，然后加入丙酮肟，在100℃边搅拌边加热45 min，冷却至室温后用三辊机研磨成均匀的糊状物；
步骤五.将步骤四制备的糊状物填入汇流片模具中，然后在真空度为0.1 Pa条件下以100℃/min 的升温速率升至600℃，升温到烧结温度后保温15 min，然后随炉冷却，再加入到压延机中轧制，得到复合板材，然后进行切割得到汇流片。
对比例2
同实施例3，区别在于不添加炭黑，具体制备过程如下：
步骤一.按质量份计，称取15份纯铝粉、25份乙酸铜、90份25 wt%氨水、3份纳米银、1.5份碳纳米管、3份聚己内酯、6份聚己二酸-1,4-丁二醇酯、0.6份1,6-己二异氰酸酯和0.2份丙酮肟备用。
步骤二.将乙酸铜溶于氨水中经机械搅拌配制成铜氨溶液，然后加入纳米银和碳纳米管混匀后进行超声分散45 min，随后磁力搅拌60 min，然后再超声分散45 min；
步骤三.在恒温磁力搅拌器中对混合溶液边搅拌边加热45 min，加热温度为80℃，然后将混合液放入高剪切均质机中边均质边加热至混合溶液成为泥浆体；
步骤四.向步骤三制备的泥浆体中加入纯铝粉、聚己内酯、聚己二酸-1,4-丁二醇酯和1,6-己二异氰酸酯混匀后在85℃温度下反应4 h，然后加入丙酮肟，在100℃边搅拌边加热45 min，冷却至室温后用三辊机研磨成均匀的糊状物；
步骤五.将步骤四制备的糊状物填入汇流片模具中，然后在真空度为0.1 Pa条件下以100℃/min 的升温速率升至600℃，升温到烧结温度后保温15 min，然后随炉冷却，再加入到压延机中轧制，得到复合板材，然后进行切割得到汇流片。
对实施例1~3及对比例1和对比例2制备的汇流片进行性能测试，用双电桥测试样的电阻率，在WE-30型万能试验机上测定试样抗拉强度，用 HB-3000型布氏硬度计测试样硬度，在ML-10型磨损试验机上测定试样的耐磨性。具体实验结果参见下表。
由于铝晶粒和纳米银对铜的细化作用，提高了纯铜的强度，使铜在高比压下不易产生变形，减少因压皱而导致的磨损，并使铜的塑形改善，通过一定的塑形变形使铜的磨损很快被磨合，增加有效工作面积，从而提高纯铜的耐磨性。

Claims (9)

1.一种接线盒用汇流片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
步骤一.按质量份计，称取10~20份纯铝粉、25~30份乙酸铜、80~100份25wt%氨水、2~4份纳米银、1~2份碳纳米管、3~5份炭黑、2~5份聚己内酯、5~10份聚己二酸-1,4-丁二醇酯、0.5~1份1,6-己二异氰酸酯和0.1~0.3份丙酮肟备用；
步骤二.将乙酸铜溶于氨水中经机械搅拌配制成铜氨溶液，然后加入纳米银、碳纳米管和炭黑混匀后进行超声分散40~60 min，随后磁力搅拌60~90 min，然后再超声分散40~60min；
步骤三.在恒温磁力搅拌器中对混合溶液边搅拌边加热30~50 min，加热温度为75~90℃，然后将混合液放入高剪切均质机中边均质边加热至混合溶液成为泥浆体；
步骤四.向步骤三制备的泥浆体中加入纯铝粉、聚己内酯、聚己二酸-1,4-丁二醇酯和1,6-己二异氰酸酯混匀后在70~90℃温度下反应3~5 h，然后加入丙酮肟，在95~110℃边搅拌边加热30~60 min，冷却至室温后用三辊机研磨成均匀的糊状物；
步骤五.将步骤四制备的糊状物填入汇流片模具中，然后在真空度为0.1 Pa~10 Pa条件下以100~150℃/min 的升温速率升至600℃，升温到烧结温度后保温10~20 min，然后随炉冷却，再加入到压延机中轧制，得到复合板材，然后进行切割得到汇流片。
2.根据权利要求1所述的一种接线盒用汇流片的制备方法，其特征在于，所述步骤一中纯铝粉的铝含量≥99.99 wt%，粒度为150~200目。
3.根据权利要求1所述的一种接线盒用汇流片的制备方法，其特征在于，所述步骤一中称取15份纯铝粉、25份乙酸铜、90份25 wt%氨水、3份纳米银、1.5份碳纳米管、4份炭黑、3份聚己内酯、6份聚己二酸-1,4-丁二醇酯、0.6份1,6-己二异氰酸酯和0.2份丙酮肟备用。
4.根据权利要求1所述的一种接线盒用汇流片的制备方法，其特征在于，所述步骤二中将乙酸铜溶于氨水中经机械搅拌配制成铜氨溶液，然后加入纳米银、碳纳米管和炭黑混匀后进行超声分散45 min，随后磁力搅拌60 min，然后再超声分散45 min。
5.根据权利要求1所述的一种接线盒用汇流片的制备方法，其特征在于，所述步骤三中高剪切均质机为FA25型高剪切均质机。
6.根据权利要求1所述的一种接线盒用汇流片的制备方法，其特征在于，所述步骤三中在恒温磁力搅拌器中对混合溶液边搅拌边加热45 min，加热温度为80℃，然后将混合液放入高剪切均质机中边均质边加热至混合溶液成为泥浆体。
7.根据权利要求1所述的一种接线盒用汇流片的制备方法，其特征在于，所述步骤四中向步骤三制备的泥浆体中加入纯铝粉、聚己内酯、聚己二酸-1,4-丁二醇酯和1,6-己二异氰酸酯混匀后在85℃温度下反应4 h，然后加入丙酮肟，在100℃边搅拌边加热45 min，冷却至室温后用三辊机研磨成均匀的糊状物。
8.根据权利要求1所述的一种接线盒用汇流片的制备方法，其特征在于，所述步骤五中将步骤四制备的糊状物填入汇流片模具中，然后在真空度为0.1 Pa条件下以100℃/min 的升温速率升至600℃，升温到烧结温度后保温15 min，然后随炉冷却，再加入到压延机中轧制，得到复合板材，然后进行切割得到汇流片。
9.根据权利要求1所述的一种接线盒用汇流片的制备方法，其特征在于，所述步骤五中压延机轧制时的温度为50~65℃，辊距为0.15~0.2 mm，薄通次数为7次，薄通时辊距不变。
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