CN110064899B - 一种钨复铜电接触材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种钨复铜电接触材料及其制备方法，属于复合材料技术领域，解决了目前电接触材料制备生产率低，尺寸不一致的问题；其原料包括钨带材、BAg72Cu带材和铜带材，所述钨带材、BAg72Cu带材与铜带材顶面三者的宽度相同；所述制备方法包括：清除原料表面杂质；将所述钨带材、BAg72Cu带材和铜带材依次层叠并进行定位，使钨带材、BAg72Cu带材和铜带材在宽度方向对齐并紧密贴合，加热使钨带材与铜带材连续钎焊复合，得到钨复铜带材；将钨复铜带材进行整形和片点加工，得到钨复铜电接触材料。本申请的制备方法提高了生产效率，保证了产品尺寸一致性。

Description

一种钨复铜电接触材料及其制备方法
技术领域
本申请涉及复合材料技术领域，具体涉及一种钨复铜电接触材料及其制备方法。
背景技术
钨复铜铆钉型触点材料广泛应用于汽车喇叭，由于汽车喇叭高频次通断闭合操作，常规银基或铜基电接触材料在使用过程很容易发生前期熔焊粘连失效，导致喇叭无法发声，而钨材料由于其高熔点、高硬度性能，在使用过程中稳定保持一定的接触面积，从而熔焊不容易发生，所以广泛应用在汽车喇叭接触材料，但是由于钨触点加工性能差且焊接性能差，无法采用银基触点材料常规使用的点焊方式或者铆接方式使钨触点固定在电器触桥上，常规解决方式是采用单点炉中钎焊工艺制备成焊接型钨复铜铆钉型触点，但是由于炉中钎焊本身工艺稳定性较差，很难做到产品尺寸一致性。
随着中国国内汽车保有量的持续增长，对汽车喇叭用触点材料也越来越高，原来采用单点炉中钎焊制作钨复铜铆钉的工艺无法满足高尺寸精度和自动化大批量生产。同时LED灯大量应用在家用电器上，LED灯大电流冲击性能上，常规银基或铜基触点材料无法满足，经验证采用钨弧触点可以满足要求，这就势必进一步增加对钨复铜触点材料的需求。
发明内容
本申请实施例提供了一种钨复铜电接触材料及其制备方法，该制备方法采用带材连续复合工艺，提高了生产效率，保证了产品尺寸一致性。
为达到上述目的，本申请实施例主要提供如下技术方案：
一方面，本申请实施例提供了一种钨复铜电接触材料的制备方法，其原料包括钨带材、BAg72Cu带材和铜带材，所述钨带材、BAg72Cu带材与铜带材顶面三者的宽度相同；
该制备方法包括以下步骤：
清除原料表面杂质；
连续钎焊复合：将所述钨带材、BAg72Cu带材和铜带材依次层叠并进行定位，使钨带材、BAg72Cu带材和铜带材在宽度方向对齐并紧密贴合，加热使钨带材与铜带材连续钎焊复合，得到钨复铜带材；
将所述钨复铜带材进行整形和片点加工，得到所述钨复铜电接触材料。
作为优选，所述原料还包括焊料带材，所述焊料带材与所述钨复铜带材铜底面的宽度相同；
所述制备方法还包括：
在对所述钨复铜带材进行整形和片点加工之前，将所述钨复铜带材进行表面除杂，再将钨复铜带材的铜底面与焊料带材层叠并在宽度方向对齐，采用连续复焊料技术，使焊料带材连续熔化在钨复铜带材的铜底面。
作为优选，所述焊料带材的厚度为0.02-0.10mm。
作为优选，所述钨带材的厚度为0.3-1.0mm，铜带材的厚度为0.3-2.5mm。
作为优选，所述BAg72Cu带材的厚度为0.03-0.1mm。
作为优选，所述钨带材的参数为：钨质量百分含量W％≥99.5％，晶粒数≥8000个/mm2，密度≥19.2g/cm3，宽度为2-8mm。
作为优选，所述铜带材为异型铜带材。
作为优选，所述异型铜带材为T型铜带、多条凸筋铜带、多条凹槽铜带或者多条花纹铜带。
作为优选，所述连续钎焊复合的工艺为：加热为高频感应加热、中频感应加热、电阻加热或电流直接加热，加热温度为780-880℃，带材压力为50-500N，保护气氛为非氧化性气氛。
作为优选，所述整形采用型轧机或拉拔机。
作为优选，所述片点加工为冲制、锯切、激光切割或线切割。
另一方面，本申请实施例又提供了一种钨复铜电接触材料，该钨复铜电接触材料由上述的任一制备方法制备得到。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1.本申请实施例采用带材连续复合工艺制备钨复铜带材，保证了产品尺寸一致性，同时适合产品自动化大批量生产，解决现有钨复铜铆钉型产品尺寸散差大、生产效率低下、加工费用居高不下、不能大批量生产的问题。
2.本申请实施例制备带有可焊接层的钨复铜触点，以焊接替代铆接工艺，解决铆钉产品铆接过程中易发生的铆接缝隙，铆接过程中钨变形碎裂等问题，提升了材料良品率。
附图说明
图1为本申请一实施例种钨带与铜带材连续压力钎焊复合的装置图；
图2为本申请另一实施例中钨复铜带材连续复焊料的装置图；
图3为本申请一实施例的产品图纸；
图4为本申请另一实施例的产品图纸；
说明书附图中标号说明：
图1连续压力钎焊复合装置图中：1.BAg72Cu钎料带；2.异型铜带；3.钨带；4.保护气氛进气口；5.连续钎焊加热炉；6.压力装置；7.测温装置；8.开合式压力装置上压板；9.可开合适压力装置下压板；10.带材冷却装置；11.保护气氛出气口；12.复合好后带材收料装置；13.冷却装置出水口；14.冷却装置进水口；
图2带材连续复焊料装置图中：201.W/Cu异型带材；202.BAg15CuP焊料带；203.保护气氛进气口；204.复焊料加热设备；205.测温装置；206.带材定位夹具；207.冷却装置；208.保护气氛出气口；209.W/Cu/BAg15CuP收料装置；210.冷却装置进水口；211.冷却装置出水口；
图3：31.钨；32.BAg72Cu；33.铜；
图4：41.钨；42.BAg72Cu；43.铜；44.W/Cu/BAg15CuP。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员对本申请方案的理解，下面结合具体实施例对本申请方案进行进一步阐述，应当理解，本申请实施例是对本申请方案的解释说明，不作为对本申请保护范围的限定。
一种钨复铜电接触材料的制备方法，其原料包括钨带材、BAg72Cu带材和铜带材，该钨带材、BAg72Cu带材与铜带材顶面三者的宽度相同；
该制备方法包括以下步骤：
清除原料表面杂质；
连续钎焊复合：将钨带材、BAg72Cu带材和铜带材依次层叠并进行定位，使钨带材、BAg72Cu带材和铜带材在宽度方向对齐并紧密贴合，加热使钨带材与铜带材连续钎焊复合，得到钨复铜带材；
将钨复铜带材进行整形和片点加工，得到上述钨复铜电接触材料。
本申请实施例采用带材连续复合工艺制备钨复铜带材，保证了产品尺寸一致性，同时适合产品自动化大批量生产，解决现有钨复铜铆钉型产品尺寸散差大、生产效率低下、加工费用居高不下、不能大批量生产的问题。
以上方案已经可以实现本申请实施例的目的，下面在此基础上给出优选方案：
在本申请的一些实施例中，上述原料还包括焊料带材，该焊料带材与上述钨复铜带材铜底面的宽度相同；
上述制备方法还包括：在对上述钨复铜带材进行整形和片点加工之前，将钨复铜带材进行表面除杂，再将钨复铜带材的铜底面与焊料带材层叠并在宽度方向对齐，采用连续复焊料技术，使焊料带材连续熔化在钨复铜带材的铜底面。
这里要说明的是：带有可焊接层的钨复铜触点，以焊接替代铆接工艺，解决铆钉产品铆接过程中易发生的铆接缝隙，铆接过程中钨变形碎裂等问题，提升材料良品率。
在本申请的一些实施例中，上述焊料带材可为BAg15CuP带材、BAg45CuZn带材、BAg60CuSn带材、BAg34CuZnSn带材或BAg40CuZnSnNi带材。采用这些焊料带材可在钨复铜带材的铜底面形成一层熔点相对较低的焊料层，使电触点材料更加容易焊接。作为优选，上述焊料带材的厚度为0.02-0.10mm。
在本申请的一些实施例中，钨带材的厚度为0.3-1.0mm，铜带材的厚度为0.3-2.5mm，BAg72Cu带材的厚度为0.03-0.1mm。
在本申请的一些实施例中，上述连续复焊料技术中加热为感应加热、电阻加热或电流直接加热；带材复焊料加热温度为650-850℃；带材复焊料的气氛为非氧化性气氛。这里要说明的是：本申请对气氛种类不作具体限定，只要可以保证加热过程中带材不被氧化即可。作为优选，该非氧化性气氛为氢气、氨分解氢氮混合气、氩气或氮气。
本申请对钨带材的具体参数不作具体限定，为了保证带材制备的电接触材料的寿命，在本申请的一些实施例中，优选钨带材的参数为：钨质量百分含量W％≥99.5％；晶粒数≥8000个/mm2、密度≥19.2g/cm3，厚度为0.3-1.0mm，宽度为2-8mm。
作为优选，本申请实施例中铜带材为异型铜带材，可使制备得到钨复铜触点材料为异型结构，便于铆接或焊接在电器触桥上，且异型铜带材的异型结构可根据铆接工艺或焊接工艺进行设计；本申请对异型铜带材的具体类型不作具体限定，为了加工和取材方便，在本申请的一些实施例中，上述异型铜带材为T型铜带、多条凸筋铜带、多条凹槽铜带或者多条花纹铜带。
在本申请的一些实施例中，上述连续钎焊复合的工艺为：加热为高频感应加热、中频感应加热、电阻加热或电流直接加热，加热温度为780-880℃，带材压力为50-500N，保护气氛为非氧化性气氛。这里要说明的是：本申请对气氛种类不作具体限定，只要可以保证加热过程中带材不被氧化即可。作为优选，该非氧化性气氛为氢气、氨分解氢氮混合气、氩气或氮气。
在本申请的一些实施例中，上述制备步骤中整形采用型轧机或拉拔机。
在本申请的一些实施例中，上述制备步骤中片点加工为冲制、锯切、激光切割或线切割。
本申请实施例还提供了一种钨复铜电接触材料，该钨复铜电接触材料由上述的任一种制备方法制备得到。
实施例1
本实施例制备W/Cu材料T型片，具体步骤如下：
1、钨带采购：规格为4mm×0.5mmR×L的钨带材，准备好钨带3；
2、T型铜带制备：采用型轧工艺制备规格为4mm×0.5mm+2mm×1mm的直角型T型TU1铜带，准备好异型铜带2；
3、钎料带制备：BAg72Cu钎料带材轧制到0.05±0.01mm厚度，然后在精密纵剪设备上纵剪为4mm宽带材，准备好BAg72Cu钎料带1；
4、带材钎焊前清洗：将BAg72Cu钎料带1、异型铜带2、钨带3的表面去油清洗；
5、连续钎焊复合：首先定制开合式压力装置上压板8、可开合式压力装置下压板9；将BAg72Cu钎料带1、异型铜带2、钨带3分别放置在对应放料架上，手动牵引依次穿过压力装置6、带材冷却装置10，固定在复合好后带材收料装置12上；其中开合式压力装置上压板8、可开合式压力装置下压板9处于打开状态，注意穿带过程中，必须保证三条带材在宽度方向上对齐；穿带完成后，由压力装置6提供100N锁紧压力，使开合式压力装置上压板8和可开合式压力装置下压板9锁紧，把BAg72Cu钎料带1、异型铜带2和钨带3三条带材压紧，其中压力装置6采用螺栓固定方式；由保护气氛进气口4通入氨分解氢氮混合保护气、由冷却装置进水口14通入冷却水、11为保护气氛出气口，13为冷却装置出水口。以上步骤完成后，由连续钎焊加热炉5对带材进行恒温加热，由测温装置7进行测温，开启复合好后带材收料装置12对材料带材进行连续牵引收料，其中5为高频加热设备(连续钎焊加热炉)，测温装置7为红外测温，恒温温度为805±5℃。在以上操作中，带材在可调压力保护气氛条件下进行连续钎焊复合，制备出钨复铜的T型复合带材。
6、成品带制作：采用拉拔方式制备出尺寸和复合强度满足要求的复合带材，规格为：R4×1+2×1。
7、片点制作：锯床把钨复铜T型带材锯切成单片产品，长度为4mm。
本实例制备的W/Cu材料T型片，通过铆接方式与铜件铆接，应用在汽车喇叭触点上，电寿命可达100K以上，头部厚度公差在±0.01mm，头部宽度公差在±0.02mm，比常规铆钉制的产品尺寸精度更高，而常规炉内单片钎焊精度在±0.05mm范围内。
制备出的W/Cu材料T型片如图3所示，包括钨31；BAg72Cu材料32；铜33。
实施例2
本实施例制备W/Cu/BAg15CuP型材片点，具体步骤如下：
1、钨带采购：规格为3mm×0.5mmR×L的钨带材，准备好钨带3；
2、型材铜带制备：采用型轧工艺制备规格为3mm×0.5mm的TU1的带凸筋的铜型材，准备好异型铜带2；
3、钎料带及焊料带制备：BAg72Cu钎料带材轧制到0.05±0.01mm厚度，然后在精密纵剪设备上纵剪为3mm宽带材，准备好.BAg72Cu钎料带1；BAg15CuP焊料带材采购0.03±0.01mm厚度，然后纵剪成3mm宽带材，准备好BAg15CuP焊料带202。
4、带材钎焊前清洗：将BAg72Cu钎料带1、异型铜带2、钨带3表面去油清洗；
5、连续钎焊复合：首先定制开合式压力装置上压板8、可开合式压力装置下压板9；将BAg72Cu钎料带1、异型铜带2、钨带3分别放置在对应放料架上，手动牵引依次穿过压力装置6、带材冷却装置10，固定在复合好后带材收料装置12上；其中开合式压力装置上压板8、可开合式压力装置下压板9处于打开状态，注意穿带过程中，必须保证三条带材在宽度方向上对齐；穿带完成后，由压力装置6提供100N锁紧压力，使开合式压力装置上压板8和可开合式压力装置下压板9锁紧，把BAg72Cu钎料带1、异型铜带2和钨带3三条带材压紧，其中压力装置6采用螺栓固定方式；由保护气氛进气口4通入氨分解氢氮混合保护气、由冷却装置进水口14通入冷却水、11为保护气氛出气口，13为冷却装置出水口。以上步骤完成后，由连续钎焊加热炉5对带材进行恒温加热，由测温装置7进行测温，开启复合好后带材收料装置12对材料带材进行连续牵引收料，其中5为高频加热设备(连续钎焊加热炉)，测温装置7为红外测温，恒温温度为805±5℃。在以上操作中，带材在可调压力保护气氛条件下进行连续钎焊复合，制备出W/Cu异型带材201；
6、复焊料前带材清洗：将W/Cu异型带材201进行表面清洗，去除氧化皮，使带材表面干净清洁；
7、高频连续加热复焊料：定制带材定位夹具206；将W/Cu异型带材201、BAg15CuP焊料带202放置在相应位置，W/Cu异型带材201穿过复焊料加热设备204、带材定位夹具206、冷却装置207至W/Cu/BAg15CuP收料装置209上，并固定牢固在W/Cu/BAg15CuP收料装置209上；设定复焊料加热设备204恒温温度为750±3℃，并且有测温装置205进行测温，测温方式为红外测温；由保护气氛进气口203通入氨分解氢气保护气氛，流量为1.5m3/h，由冷却装置进水口210通入冷却水，由冷却装置出水口211导出冷却水，由保护气氛出气口208导出保护气氛。以上步骤完成后，开启W/Cu/BAg15CuP收料装置209，带材开始均匀走动，速度在0.9-1.0m/min范围内，开启复焊料加热设备204加热，开始恒温加热，同时BAg15CuP焊料带202手动牵动至带材加热位置，使BAg15CuP焊料连续均匀稳定熔化复合在铜带底层，制备出复焊料钨复铜异型带材；
8、成品带材制作：采用成品型轧工艺对复焊料钨复铜异型带材进行整形，规格为3mm×1mm R×L型材。
9、型材片点冲剪：冲剪长度为3mm，制作W/Cu/BAg15CuP型材片点成品。
本实例制备的W/Cu/BAg15CuP型材片点，通过点焊方式与铜件连接，应用在汽车喇叭触点或LED灯弧触点上，电寿命可达100K以上，触点厚度公差在±0.01mm，触点宽度公差在±0.02mm，比常规铆钉制的产品尺寸精度更高，而常规炉内单片钎焊精度在±0.05mm范围内。
制备出的W/Cu/BAg15CuP型材片点如图4所示，包括：钨41；BAg72Cu材料42；铜43；BAg15CuP材料44。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本申请技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本申请的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种钨复铜电接触材料的制备方法，其特征在于，
其原料包括钨带材、BAg72Cu带材和铜带材，所述钨带材、BAg72Cu带材与铜带材顶面三者的宽度相同；所述钨带材的厚度为0.3-1.0mm，铜带材的厚度为0.3-2.5mm；所述BAg72Cu带材的厚度为0.03-0.1mm；
所述制备方法包括以下步骤：
清除原料表面杂质；
连续钎焊复合：将所述钨带材、BAg72Cu带材和铜带材依次层叠并进行定位，使钨带材、BAg72Cu带材和铜带材在宽度方向对齐并紧密贴合，加热使钨带材与铜带材连续钎焊复合，得到钨复铜带材；
将所述钨复铜带材进行整形和片点加工，得到所述钨复铜电接触材料；
所述连续钎焊复合的工艺为：加热为高频感应加热、中频感应加热、电阻加热或电流直接加热，加热温度为780-880℃，带材压力为50-500N，保护气氛为非氧化性气氛。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
所述原料还包括焊料带材，所述焊料带材与所述钨复铜带材铜底面的宽度相同；
所述制备方法还包括：
在对所述钨复铜带材进行整形和片点加工之前，将所述钨复铜带材进行表面除杂，再将钨复铜带材的铜底面与焊料带材层叠并在宽度方向对齐，采用连续复焊料技术，使焊料带材连续熔化在钨复铜带材的铜底面。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述焊料带材的厚度为0.02-0.10mm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钨带材的参数为：钨质量百分含量W％≥99.5％，晶粒数≥8000个/mm2，密度≥19.2g/cm3，宽度为2-8mm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铜带材为异型铜带材。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述异型铜带材为T型铜带、多条凸筋铜带、多条凹槽铜带或者多条花纹铜带。
7.一种钨复铜电接触材料，其特征在于，所述钨复铜电接触材料由权利要求1-6任一项所述的制备方法制备得到。
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