CN109807491A - 一种多层带材复合钎料的工艺方法及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电触头复合带材的技术领域，尤其涉及一种多层带材复合钎料的工艺方法及其设备，工艺方法包括以下步骤：1）将铜基带材和银基带材进行退火处理，退火温度为700‑900℃；2）将退火处理后的铜基带材和银基带材通过复合、轧制、退火、轧制、退火、轧制或者通过复合、轧制、退火、再复合、轧制、退火、轧制，形成多层带材复合钎料。本发明通过多次连续退火轧制处理，增加多层带材的复合牢固度，提高复合效率，得到的复合钎料的多层带材焊接温度低，钎料流动性好。

Description

一种多层带材复合钎料的工艺方法及其设备

技术领域

本发明涉及电触头复合带材的技术领域，尤其涉及一种多层带材复合钎料的工艺方法及其设备。

背景技术

目前，合金触点产业正逐步走向节银、环保之路，电器制造商在保证产品质量的前提下，正逐步使用铜合金触点取代银合金触点，用廉金属取代贵金属是触点材料发展的方向。

合金触点为了提高其自动焊接性能，提高生产效率，一般在焊接面复上焊料。传统工艺是在触点材料带材的焊接面，用手工加入焊料，通过高频加热，使其焊料熔化，再使用专用工具，将焊料液抹均匀，这样不仅复合速度慢，劳动强度高，而且因为加入的焊料融化后，很难保障焊料的均匀性和材料的一致性，复合温度和速度也不一致，会导致焊接不牢、焊料层不均匀或者漏焊。

三复合铜合金带材复合方法一般为：先将铜基层一面的表面上复合银基层，再在铜基层另一面复合上焊料层；其复合银合金层都采用喷涂法或涂刷法，将银粉和需添加的合金元素粉末混合均匀，再添加高分子有机溶剂，调节成浆料，喷涂或涂刷在铜合金带材上，再通过高温烧结和轧制，使银合金层与铜合金层紧密结合。焊料是利用风焊或高频加热的方法使焊料熔化，然后用人工涂刷在铜基带材上。以上复合工艺，不能同时复合，因此，在复合第二面时，因为温度和时间很难精确控制，温度过高或时间过长会造成另一面的结合强度，且传统的复合轧制为单道次轧制，工作效率低，焊料层、银层厚度的均匀性和一致性很难保证，复合层结合部容易出现气泡，影响复合效果，且会使触点接触电阻增加，影响触点的使用寿命。申请号为CN95118810的专利提出一种复合钎料及其制备方法，以三明治的形式，将三层板材轧制得到复合钎料，每次都需要添加布置板材，工作效率较低，且均一性较差。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的之一是提出一种多层带材复合钎料的工艺方法，通过多次连续退火轧制处理，增加多层带材的复合牢固度，提高复合效率，得到的复合钎料的多层带材焊接温度低，钎料流动性好。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案来实现：一种多层带材复合钎料的工艺方法，包括以下步骤：

（1）将铜基带材和银基带材进行退火处理，退火温度为700-900℃；

（2）将退火处理后的铜基带材和银基带材通过贴合、轧制、退火、轧制、退火、轧制或者通过贴合、轧制、退火、再贴合、轧制、退火、轧制，形成多层带材复合钎料。

本发明适用于铜基和钎料带材的二层复合，也可适用于银基带材、铜基带材和钎料带材的三层复合以及类似的多层复合，根据需要的厚度改变钎料带材的加入时机。复合时均采用贴合轧制的手段，先将预热的带材贴合固定好位置，再通过轧机复合得到所需材料。当采用铜基，银基和钎料三层复合时，可以先将铜基带材和银基带材贴合轧制，再同钎料复合，也可以直接将铜基带材，银基带材及钎料带材一起贴合轧制，复合得到均一性好，复合强度高的多层带材复合钎料。

优先的，本发明具体包括以下步骤：

A：将相应厚度的铜基带材、银基带材及钎料带材分别布置在放卷机中，然后牵引铜基带材和银基带材匀速通过第一台高温退火炉进行退火处理；所述高温退火炉的温度为700-900℃；

B：将退火处理后的铜基带材和银基带材牵引至第一台高温退火炉后的复合模具内，同时将钎料带材直接从放卷机处牵引至复合模具，利用银基和铜基带材的余热，固定好三种带材的位置后，通过第一台轧机，复合得到初级多层带材；所述第一台轧机的轧下量大于40%；

C：将复合好的初级多层带材通过第二台高温退火炉，退火温度为400-750℃，然后通过第二台轧机，控制轧下量大于30%，接着依次通过第三台退火炉和第三台轧机，第三台退火炉的温度为400-750℃，第三台轧机的轧下量大于10%，收卷带材，得到二级多层带材；

D：将二级多层带材交替进入退火炉和轧机处理，直至轧制得到要求的厚度，所述退火炉的温度均为400-750℃。

首先按照所需多层带材的厚度要求配比将轧制好的铜基带材、银基带材和钎料带材分别布置在放卷机中，通过退火炉将铜基带材和银基带材加热，并改善其塑性，从炉口出来后，牵引布置在特制的复合模具内，同时，将钎料带材直接牵引至复合模具，确定好三种带材的位置关系后，利用铜基带材和银基带材的预热将三种带材在复合模具内初步固定，然后通过轧机轧制成型，通过多次退火轧制工艺，控制退火温度和轧制厚度，增加带材之间的复合强度，改善钎料的流动性，得到所需的多层带材。

优选的，钎料带材也可以在第二次轧制时加入，包括以下步骤：

A：将相应厚度的轧制好的铜基带材、银基带材及钎料带材分别布置在放卷机中，然后牵引铜基带材和银基带材匀速通过第一台高温退火炉进行退火处理；所述高温退火炉的温度为700-900℃；

B：将退火处理后的铜基带材和银基带材牵引至第一台高温退火炉后的第一台复合模具内，固定好两种带材的位置后，通过第一台轧机，复合得到双层带材；所述第一台轧机的轧下量大于40%；

C：将复合好的双层带材通过第二台高温退火炉，退火温度为700-900℃，然后牵引固定在第二台复合模具内，同时将钎料带材直接从放卷机处牵引至第二台复合模具，利用双层带材的余热，固定好两种带材的位置后，通过第二台轧机，控制轧下量大于30%，得到初级复合带材，接着依次通过第三台退火炉和第三台轧机，第三台退火炉的温度为400-750℃，第三台轧机的轧下量大于10%，收卷带材，得到二级多层带材；

D：将二级多层带材交替进入退火炉和轧机处理，直至轧制得到要求的厚度，所述退火炉的温度均为400-750℃。

生产过程中，银基带材和钎料带材厚度不一致是经常出现的问题，本发明根据不同带材要求的厚度不同，改变钎料带材的加入时机。先将铜基带材和银基带材退火轧制复合，控制厚度后再引入钎料带材，此时，钎料带材和复合好的“铜银合金”进行退火轧制，这样，可以根据需要准确控制复合材料的厚度，有效解决了带材厚度不一致的问题。

进一步优选的，带材通过退火炉时均采用气体保护，避免多层带材因氧化而导致电阻增大，影响性能。

更进一步优选的，带材通过退火炉时均采用氮气保护，减少氧化，提高后续带材复合的均一性和牢固度，并避免多层带材因氧化而导致电阻增大，影响性能。

进一步优选的，步骤D或者步骤S4所述轧机处理时，每次轧制变形量为10-70%。

本发明的目的之二在于提出一种多层带材复合钎料的复合模具，在多层复合钎料轧制前，利用基材层的余热粘附贴合钎料层，有效的固定了钎料层和基材层的位置，方便高效。

一种多层带材复合钎料的复合模具，包括上模板及下模板，所述下模板内设有凹槽，上下模板贴合后在凹槽内形成前后贯通的设有基材入口和复材出口的中空的复合通道，所述上模板上设有连通复合通道的钎料入口，所述钎料入口包括引导钎料进入复合通道的导料斜面和导料辊。

由于钎料带材的熔点较低，退火炉的温度会直接将其熔融，因此本发明采用铜基带材和银基带材等基材层的余热对钎料进行预热熔融贴合后再一起送入轧机轧制，基材层从基材入口进入，钎料带材从导料斜面滑入，经导料辊调整平实后粘附在复合通道内的基材上，然后从复材出口进入轧机进行轧制。

优选的，所述复合通道包括位于钎料入口和基材入口区间的基材矫正段和位于钎料入口和复材出口区间的复材贴合段，所述复材贴合段的宽度大于所述基材矫正段。基材层从基材入口进入复合通道后，在基材矫正段固定好位置，基材矫正段的宽度略大于基材的宽度，避免复合的多层基材出现错位，基材矫正段的侧壁有效的起到了矫正的作用，钎料从钎料入口进入复合通道后，和基材层完美的贴合，避免出现两层没有对齐的情况；当基材层和钎料层接触时，钎料层表面会出现熔融，本发明将复材贴合段的宽度适当增大，避免两层贴合时，熔融的钎料层残留黏着在复合通道的侧壁。

进一步优选的，所述复材贴合段上方位于上模板上设有推平辊组，推平辊组可以对粘附在基材层上的钎料层进行轻微推压，使得钎料层在基材层上铺实，避免出现空隙影响轧制。

优选的，所述上模板上表面，位于钎料入口和基材入口之间设有滑动辊，钎料在导入复合模具进行复合时，由于上模板的上表面和导料斜面有一定的角度差，钎料的下表面经常由于与复合模具的上表面摩擦引起磨损，而钎料的磨损面刚好是复合时钎料与基材的贴合面，一旦磨损，容易引起复合不均匀，复合结合部容易产生气泡，影响复合钎料的质量，设置滑动辊可以有效减少钎料的摩擦损耗。

进一步优选的，所述滑动辊包括光滑的滚轮以及通过轴承支撑所述滚轮的旋转轴，所述旋转轴的末端可旋转连接在设于所述上模板表面的基座上，所述旋转轴靠近所述钎料入口侧还连有另一端设于上模板表面的弹簧，所述旋转轴在弹簧的弹性支撑下绕基座旋转。

钎料架设在滑动辊的滚轮上，随着钎料的移动，滚轮随之旋转以减少摩擦，同时，由于钎料布置时张力不同，钎料在滑动辊处的受力不同，本发明在将滚轮设置在可以旋转的旋转轴上，并由弹簧支撑，弹簧设置在滑动辊靠近钎料入口一侧，钎料移动时，滚轮处的受力迫使旋转轴向钎料的运动方向旋转，弹簧压缩形变，刚好起到支撑作用，使得钎料的进入模具复合时受力更缓和。

进一步优选的，所述滚轮为聚四氟乙烯滚轮，摩擦力小，耐久经用。

优选的，所述上模板和下模板可拆卸连接，方便打开复合通道，将基材层和钎料层牵引布置好后再进行复合。

进一步优选的，所述上模板和下模板通过螺栓连接，拆卸方便，简单实用。

优选的，所述基材入口和复材出口均设有红外纠偏装置，提高复合的精确性，避免复合钎料需要过多的切边处理，减少材料的浪费。

本发明的有益效果在于：

（1）现有的多层带材复合钎料时，复合效率低下，各层带材厚度难以控制，得到的多层带材钎料熔点高、均一性和流动性差、接触电阻高且复合强度差，本发明采用的工艺方法不仅能节约成本，提高复合效率，增强复合牢固度，降低焊接温度，增强钎料的流动性，而且能使复合在铜基带材上的钎料层和表面银层的厚度更薄、更均匀、更可控。

（2）本发明可以大大降低钎料层的银含量，使成本大大降低，经济效益高。

（3）本发明采用的复合模具，可以将多层复合钎料在轧制前均匀平整的贴合在一起，简单高效，提高了轧制的精确性和稳定性，有效解决了钎料层无法和基材层一起预热的情况。

附图说明

附图1为实施例2采用的设备结构示意图；

附图2为复合模具的结构示意图；

附图3为复合模具的侧截面的结构示意图；

附图4为复合模具下模板的俯视图；

附图5为滑动辊的安装示意图；

1，2，3-放卷机，4-第一台高温退火炉，5-第一台复合模具，6-第一台轧机，7-第二台高温退火炉，8-第二台复合模具，9-第二台轧机，10-第三台退火炉，11-第三台轧机，12-收卷机，13-复合通道，131-基材入口，132-复材出口，133-基材矫正段，134-复材贴合段，14-钎料入口，141-导料斜面，142-导料辊，15-上模板，16-下模板，17-推平辊组，18-滑动辊组，181-聚四氟乙烯滚轮，182-旋转轴，19-基座，20-弹簧。

具体实施方式

本具体实施方法仅仅是对本发明的解释，并不是对本发明的限制。本领域技术人员在阅读了本发明的说明书之后所作出的任何改变，只要在权利要求书的范围内，都将受到专利法的保护。

实施例1：

如附图2，3，4，5所示，一种多层带材复合钎料的工艺方法，包括以下步骤：

（1）将相应厚度的铜基带材、银基带材及钎料带材分别布置在放卷机中，然后牵引铜基带材和银基带材匀速通过第一台高温退火炉进行退火处理；所述第一台高温退火炉的温度为800℃；

（2）将退火处理后的铜基带材和银基带材牵引至第一台高温退火炉后复合模具的基材入口131，然后布置在复合通道13内，铜基带材在上，银基带材在下，基材矫正段133对两种带材进行位置的固定，使得带材平整的处于复合通道13内，同时将钎料带材直接从放卷机处引至复合模具，经滑动辊18保护牵引至钎料入口14处的导料斜面141上，并用导料辊142牵引固定，在复合通道13的复材贴合段134，利用银基和铜基带材的余热，钎料带材表面熔融粘合在铜基带材上，此时，钎料带材在上，铜基带材在中间，银基带材在最下方，固定好三种带材的位置后，推平辊组17对三层带材进行适当的推压铺实，避免带材层与层之间出现空隙，最后，调整固定好位置的三层带材从复材出口132进入第一台轧机，复合得到初级多层带材；第一台轧机的轧下量为50%；

（3）将复合好的初级多层带材通过第二台高温退火炉，退火温度为600℃，然后通过第二台轧机，控制轧下量为50%，接着依次通过第三台退火炉和第三台轧机，第三台退火炉的温度为600℃，第三台轧机的轧下量为50%，收卷带材，得到二级多层带材；

（4）将二级多层带材交替进入退火炉和轧机处理，直至轧制得到要求的厚度，每次轧制变形量为10%，所述退火炉的温度均为500℃。

实施例2：

如附图1所示，一种多层带材复合钎料的工艺方法，包括以下步骤：

（1）将相应厚度的轧制好的铜基带材、银基带材及钎料带材分别布置在放卷机1，2，3上，然后牵引铜基带材和银基带材匀速通过第一台高温退火炉4进行退火处理；所述第一台高温退火炉4的温度为900℃；

（2）将退火处理后的铜基带材和银基带材牵引至第一台高温退火炉4后的第一台复合模具5内，固定好两种带材的位置后，通过第一台轧机6，复合得到双层带材；所述第一台轧机6的轧下量为45%；

（3）将复合好的双层带材通过第二台高温退火炉7，退火温度为900℃，然后牵引固定在第二台复合模具8内，同时将钎料带材直接从放卷机3处牵引至第二台复合模具8，利用双层带材的余热，固定好两种带材的位置后，通过第二台轧机9，控制轧下量为40%，得到初级复合带材，接着依次通过第三台退火炉10和第三台轧机11，第三台退火炉10的温度为750℃，第三台轧机11的轧下量为40%，用收卷机12收卷带材，得到二级多层带材；

（4）将二级多层带材交替进入退火炉和轧机处理，直至轧制得到要求的厚度，每次轧制变形量为70%，所述退火炉的温度均为400℃

实施例3：

一种多层带材复合钎料的工艺方法，包括以下步骤：

（1）将相应厚度的铜基带材、银基带材及钎料带材分别布置在放卷机中，然后牵引铜基带材和银基带材匀速通过第一台高温退火炉进行退火处理；所述高温退火炉的温度为900℃；

（2）将退火处理后的铜基带材和银基带材牵引至第一台高温退火炉后的复合模具内，同时将钎料带材直接从放卷机处牵引至复合模具，利用银基和铜基带材的余热，固定好三种带材的位置后，通过第一台轧机，复合得到初级多层带材；所述第一台轧机的轧下量为60%；

（3）将复合好的初级多层带材通过第二台高温退火炉，退火温度为750℃，然后通过第二台轧机，控制轧下量为50%，接着依次通过第三台退火炉和第三台轧机，第三台退火炉的温度为750℃，第三台轧机的轧下量为50%，收卷带材，得到二级多层带材；

（4）将二级多层带材交替进入退火炉和轧机处理，直至轧制得到要求的厚度，每次轧制变形量为50%，所述退火炉的温度均为500℃。

实施例4：

一种多层带材复合钎料的工艺方法，包括以下步骤：

（1）将相应厚度的轧制好的铜基带材、银基带材及钎料带材分别布置在放卷机中，然后牵引铜基带材和银基带材匀速通过第一台高温退火炉进行退火处理；所述高温退火炉的温度为700℃；

（2）将退火处理后的铜基带材和银基带材牵引至第一台高温退火炉后的第一台复合模具内，固定好两种带材的位置后，通过第一台轧机，复合得到双层带材；所述第一台轧机的轧下量为50%；

（3）将复合好的双层带材通过第二台高温退火炉，退火温度为700℃，然后牵引固定在第二台复合模具内，同时将钎料带材直接从放卷机处牵引至第二台复合模具，利用双层带材的余热，固定好两种带材的位置后，通过第二台轧机，控制轧下量为50 %，得到初级复合带材，接着依次通过第三台退火炉和第三台轧机，第三台退火炉的温度为600℃，第三台轧机的轧下量为15%，收卷带材，得到二级多层带材；

（4）将二级多层带材交替进入退火炉和轧机处理，直至轧制得到要求的厚度，所述退火炉的温度均为450℃

实施例5：

同实施例1，不同的是带材通过退火炉时均采用氮气保护。

实施例6：

同实施例2，不同的是带材通过退火炉时均采用氮气保护。

其中，实施例1和5采用的钎料带材均为无银的CuPZn，实施例3和4采用银含量为15%的Ag15CuP钎料带材，实施例2和6采用银含量为5%的Ag5CuP钎料带材，对实施例1-6得到的多层带材复合钎料进行测试，得到如下表所示的物性数据：

可以看到，本发明的多层带材复合钎料其熔点低，可降低材料焊接温度，降低钎料成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多层带材复合钎料的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：

将铜基带材和银基带材进行退火处理，退火温度为700-900℃；

将退火处理后的铜基带材和银基带材通过贴合、轧制、退火、轧制、退火、轧制或者通过贴合、轧制、退火、再贴合、轧制、退火、轧制，形成多层带材复合钎料。

2.根据权利要求1所述的一种多层带材复合钎料的工艺方法，其特征在于，步骤（2）具体包括以下步骤：

A：将退火处理后的铜基带材和银基带材牵引至第一台高温退火炉后的复合模具内，同时将钎料带材直接从放卷机处牵引至复合模具，利用银基和铜基带材的余热，固定好三种带材的位置后，通过第一台轧机，复合得到初级多层带材；所述第一台轧机的轧下量大于40%；

B：将复合好的初级多层带材通过第二台高温退火炉，退火温度为400-750℃，然后通过第二台轧机，控制轧下量大于30%，接着依次通过第三台退火炉和第三台轧机，第三台退火炉的温度为400-750℃，第三台轧机的轧下量大于10%，收卷带材，得到二级多层带材；

C：将二级多层带材交替进入退火炉和轧机处理，直至轧制得到要求的厚度，所述退火炉的温度均为400-750℃。

3.根据权利要求1所述的一种多层带材复合钎料的工艺方法，其特征在于，步骤（2）具体包括以下步骤：

S1：将退火处理后的铜基带材和银基带材牵引至第一台高温退火炉后的第一台复合模具内，固定好两种带材的位置后，通过第一台轧机，复合得到双层带材；所述第一台轧机的轧下量大于40%；

S2：将复合好的双层带材通过第二台高温退火炉，退火温度为700-900℃，然后牵引固定在第二台复合模具内，同时将钎料带材直接从放卷机处牵引至第二台复合模具，利用双层带材的余热，固定好两种带材的位置后，通过第二台轧机，控制轧下量大于30%，得到初级复合带材，接着依次通过第三台退火炉和第三台轧机，第三台退火炉的温度为400-750℃，第三台轧机的轧下量大于10%，收卷带材，得到二级多层带材；

S3：将二级多层带材交替进入退火炉和轧机处理，直至轧制得到要求的厚度，所述退火炉的温度均为400-750℃。

4.根据权利要求2或者3所述的一种多层带材复合钎料的工艺方法，其特征在于：带材通过退火炉时均采用气体保护。

5.根据权利要求4所述的一种多层带材复合钎料的工艺方法，其特征在于：所述气体保护采用氮气保护。

6.根据权利要求2或者3所述的一种多层带材复合钎料的工艺方法，其特征在于：步骤D或者步骤S4所述轧机处理时，每次轧制变形量为10-70%。

7.一种用于所述多层带材复合钎料的复合模具，其特征在于：包括上模板及下模板，所述下模板内设有凹槽，上下模板贴合后在凹槽内形成前后贯通的设有基材入口和复材出口的中空的复合通道，所述上模板上设有连通复合通道的钎料入口，所述钎料入口包括引导钎料进入复合通道的导料斜面和导料辊。

8.根据权利要求8所述的一种复合模具，其特征在于：所述复合通道包括位于钎料入口和基材入口区间的基材矫正段以及位于钎料入口和复材出口区间的复材贴合段，所述复材贴合段的宽度大于所述基材矫正段。

9.根据权利要求9所述的一种复合模具，其特征在于：所述上模板上表面，位于钎料入口和基材入口之间设有滑动辊。

10.根据权利要求8所述的一种复合模具，其特征在于：所述滑动辊包括光滑的滚轮以及通过轴承支撑所述滚轮的旋转轴，所述旋转轴的末端可旋转连接在设于所述上模板表面的基座上，所述旋转轴靠近所述钎料入口侧还连有另一端设于上模板表面的弹簧，所述旋转轴在弹簧的弹性支撑下绕基座旋转。