CN109897988A - 一种应用复合材料的金属纽扣及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用复合材料的金属纽扣，涉及金属材料技术领域，其技术要点是：包括如下重量份数的组分：复合层：6～10份；不锈钢层：80～92份；所述复合层包括铜；所述复合层的厚度为0.16～0.32mm，所述不锈钢层的厚度为1.84～3.68mm。不锈钢层作为主体，铜材料作为复合层，既降低生产成本，又使得金属纽扣具有高强度、高硬度和抗蠕变性能优异的特点。

Description

一种应用复合材料的金属纽扣及其生产工艺

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，更具体地说，它涉及一种应用复合材料的金属纽扣及其生产工艺。

背景技术

纽扣按照材质分类，可以分为天然类、化工类和其他材质，而其中化工类纽扣又分为有机扣、树脂扣、组合扣、尿素扣、喷漆扣和金属扣等。在这其中金属纽扣是应用较为广泛的一种。金属纽扣按加工形式可分为冲压成型纽扣、金属压铸纽扣及组合成型纽扣。

通常，金属纽扣主要是以铜制纽扣和铝制纽扣居多，应用最广泛的还是铜制纽扣，但是纯铜制的金属纽扣，成本较高，利用其它金属替代铜，得到的金属纽扣，其强度、硬度和抗蠕变性达不到铜制纽扣的要求，代替铜的其他金属纽扣长时间使用之后，在外力，例如纽扣内弹簧力，作用下易发生变形(暗扣头由圆形变为椭圆形)，导致金属纽扣由紧密结合状态变为松离结合状态，大大缩短了使用寿命。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种应用复合材料的金属纽扣，通过主体采用不锈钢层，不锈钢层外表面镀上一层铜复合层使得复合材料具有低成本的特点，利用该复合材料制得的金属纽扣具有高强度、高硬度和抗蠕变性的优点。

为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：

一种应用复合材料的金属纽扣，其特征在于，包括如下重量份数的组分：

复合层：6～10份；

不锈钢层：80～92份；

所述复合层包括铜；

所述复合层的厚度为0.16～0.32mm，所述不锈钢层的厚度为1.84～3.68mm。

通过采用上述方案，主体采用不锈钢层，具有高强度和高硬度的特点，然后在不锈钢层的外表面镀上一层复合层，复合层采用颜色鲜亮的铜，强度更高，并使得复合材料具有铜材料独有的抗蠕变性能，并且铜层厚度为0.16～0.32mm，约占复合材料整体厚度8％，得到的金属材料成本大大降低。

所述复合层包括如下重量百分比的组分：

铜：60～63份；

锌：20.8～26.3份；

铅：0～0.005份；

铁：0～0.015份；

磷：0.002～0.01份。

通过采用上述技术方案，含量在62％左右的黄铜，有良好的力学性能，热态下塑性好，但是冷态下，抗蠕变性差，通过加入适量的锌，提高光泽度和美观性，降低纽扣成品的重量，质感好；通过添加磷，其可脱去复合材料中的氧并残留少量的磷，从而改善复合材料的力学性能，提高金属纽扣的有抗蠕变性、耐蚀性和耐磨性，制得的金属纽扣长时间使用不易变形，使用寿命大大增加。

进一步优选为，所述应用复合材料的金属纽扣中还含有重量份数为1～4份的锡。

通过采用上述技术方案，通过在复合材料中添加少量的锡，可大大提高金属纽扣的硬度和耐磨性，使得金属纽扣在长时间使用的情况下不易变形。

进一步优选为，所述应用复合材料的金属纽扣中还含有重量份数为13～20份的锰。

通过采用上述技术方案，锰黄铜具有优异的力学性能和铸造性能，而且成本低廉，铜合金中加入锰可提高其耐磨性和强度，锰在固态铜中具有较大的溶解度，锰的加入可显著提高复合材料在日常使用中耐腐蚀性，而不降低其抗蠕变性。

进一步优选为，所述应用复合材料的金属纽扣中还含有重量份数为0.001～0.1份的钛。

通过采用上述技术方案，抗蠕变性强Ti在固态锌中的溶解度极小，在复合材料中加入适量的Ti可细化复合材料晶粒，提高复合材料的强度、硬度和热塑性。

本发明的目的二在于提供一种应用复合材料的金属纽扣的生产工艺，采用该工艺制备的应用复合材料的金属纽扣具有低成本、硬度和强度高，以及耐磨性、抗蠕变性高的优点。

为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案：

一种应用复合材料的金属纽扣的生产工艺，包括以下步骤：

步骤一，配制铜电镀液：将亚硫酸钠和乙醇酸溶于去离子水中，并加入相应重量份数的硫酸铜、硫酸铵、氯化钠，得到铜电镀液；

步骤二，用铜棒作为阳极，不锈钢层作为负极，进行电镀，得到应用复合材料的金属纽扣。

进一步优选为，所述步骤一得到的铜电镀液用氨水调节pH至4～6。

进一步优选为，所述步骤二中，电镀过程在温度65～85℃下进行。

进一步优选为，在步骤二中，用铜棒作为阳极，不锈钢层作为负极，进行电镀，后再进行热轧后得到应用复合材料的金属纽扣。

综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)通过采用成本较低的不锈钢层作为主体，抗蠕变性能好的铜作为复合层，使得应用该复合材料的金属材料强度和硬度更高，并且制作成本较低；

(2)通过在铜基材中加入适量的锌，提高光泽度和美观性，降低纽扣成品的重量，质感好；通过加入适量的磷，其可脱去复合材料中的氧并残留少量的磷，从而改善复合材料的力学性能，提高金属纽扣的有抗蠕变性、耐蚀性和耐磨性，制得的金属纽扣长时间使用不易变形，使用寿命大大增加；

(3)锰黄铜具有优异的力学性能和铸造性能，而且成本低廉，铜合金中加入锰可提高其耐磨性和强度，锰在固态铜中具有较大的溶解度，锰的加入可显著提高复合材料在日常使用中耐腐蚀性，而不降低其抗蠕变性。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

实施例1：一种应用复合材料的金属纽扣，包括重量份数分别为6克、80g的铜和不锈钢，不锈钢包括质量百分比分别为14％、12％、0.9％、0.1和73％的Cr、Mn、N、C和Fe。

实施1中应用复合材料的金属纽扣是通过如下步骤制备获得：

步骤一，配制铜电镀液：将170克/升的亚硫酸钠和30克/升的乙醇酸(C₂H₄O₃·2H₂O)溶于去离子水中，并加入200克/升的硫酸铜、65克/升的硫酸铵、80克/升的氯化钠，得到铜混合液，然后利用20％(wt)的氨水将铜电镀液的pH调至5；

步骤二，利用铜棒作为阳极，不锈钢作为负极，在温度为65℃的条件下进行电镀，得到应用复合材料的金属纽扣。

实施例2：一种应用复合材料的金属纽扣的生产工艺，与实施例1的不同之处在于，其中，铜和不锈钢的重量份数分别为8份和86份。同时，实施例2中指出的应用复合材料的金属纽扣是通过如下步骤制备获得：

步骤一，配制铜电镀液：将180克/升的亚硫酸钠和40克/升的乙醇酸(C₂H₄O₃·2H₂O)溶于去离子水中，并加入150克/升的硫酸铜、60克/升的硫酸铵、60克/升的氯化钠，得到铜混合液，然后利用25％(wt)的氨水将铜电镀液的pH调至6；

步骤二，利用铜棒作为阳极，不锈钢作为负极，在温度为70℃的条件下进行电镀，得到应用复合材料的金属纽扣。

实施例3：一种应用复合材料的金属纽扣的生产工艺，与实施例1的不同之处在于，其中，铜和不锈钢的重量份数分别为10份和92份。同时，实施例2中指出的应用复合材料的金属纽扣是通过如下步骤制备获得：

步骤一，配制铜电镀液：将140克/升的亚硫酸钠和80克/升的乙醇酸(C₂H₄O₃·2H₂O)溶于去离子水中，并加入180克/升的硫酸铜、70克/升的硫酸铵、75克/升的氯化钠，得到铜混合液，然后利用25％(wt)的氨水将铜电镀液的pH调至4；

步骤二，利用铜棒作为阳极，不锈钢作为负极，在温度为85℃的条件下进行电镀，得到应用复合材料的金属纽扣。

实施例4：一种应用复合材料的金属纽扣的生产工艺，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表1所示，并通过如下步骤制备获得：

将不锈钢层经酸洗烘干去掉表面杂质和水分，装入真空室的卡具上，将相应重量份数的合金组分置于热源为螺旋圈状的钨钼合金电阻丝中，开启真空镀膜机，使其真空度为0.0004Pa，温度为1700℃，进行镀合金层，得到应用复合材料的金属纽扣。

实施例5-13：一种应用复合材料的金属纽扣，与实施例4的不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表1所示。

表1实施例1-10中各组分及其重量份数

测试一：耐磨性测试

试验样品：采用实施例1-13中获得的样品作为试验样品1-13。

试验方法：随机选取试验样品1-13中获得的样品各20粒，分别将每组中10粒试验样品投入到内径为105mm，高度为70mm的PVC圆桶中，并往圆桶中装入50g颗粒直径小于425μm的干燥浮石；盖上桶盖后，将圆桶置于水平滚筒装置上，滚动速度为60r/min，滚动时间为0.5h；滚动结束后打开桶盖，用小筛网滤去浮石颗粒，用软刷刷去样品上的浮石粉末。将测试过的10粒试验样品与未测试过的10粒试验样品一起放在标准光源下对比。

测试二：硬度测试

试验样品：采用实施例1-13中获得的样品作为试验样品1-13。

试验方法：随机选取试验样品1-13中的样品各100粒，采用冲击仪，分别将每组中的样品放在半圆槽的夹具内，选择80mm的重锤，释放重锤进行测试，冲击完成之后，检查样品情况并计入表格2中。

试验三：拉伸强度测试

试验样品：采用实施例1-13中获得的样品作为试验样品1-13。

试验方法：随机选取试验样品1-13中获得的样品各100粒，根据GB/T 22704对样品分别进行拉伸强度测试，测试结果计入表格2中。

表2试验样品1-13的测试结果

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种应用复合材料的金属纽扣，其特征在于，包括如下重量份数的组分：

复合层：6～10份；

不锈钢层：80～92份；

所述复合层包括铜；

所述复合层的厚度为0.16～0.32mm，所述不锈钢层的厚度为1.84～3.68mm。

2.根据权利要求1所述的应用复合材料的金属纽扣，其特征在于，所述复合层包括如下重量百分比的组分：

铜：60～63%；

锌：20.8～26.3%；

铅：0～0.005%；

铁：0～0.015%；

磷：0.002～0.01%。

3.根据权利要求1所述的应用复合材料的金属纽扣，其特征在于，所述复合层还含有重量份数为1～4份的锡。

4.根据权利要求1所述的应用复合材料的金属纽扣，其特征在于，所述复合层还含有重量份数为13～20份的锰。

5.根据权利要求1所述的应用复合材料的金属纽扣，其特征在于，所述复合层还含有重量份数为0.001～0.1份的钛。

6.一种应用复合材料的金属纽扣的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，配制铜电镀液：将亚硫酸钠和乙醇酸溶于去离子水中，并加入相应重量份数的硫酸铜、硫酸铵、氯化钠，得到铜电镀液；

步骤二，用铜棒作为阳极，不锈钢层作为负极，进行电镀，得到应用复合材料的金属纽扣。

7.根据权利要求6所述的生产工艺，其特征在于，所述步骤一得到的铜电镀液用氨水调节pH至4～6。

8.根据权利要求7所述的生产工艺，其特征在于，所述步骤二中，电镀过程在温度65～85℃下进行。