CN110184493A - 一种耐高温触头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种耐高温触头，耐高温触头包含铜和至少一种掺杂元素；其中，铜的含量大于99％通过铜与少量的掺杂元素的结合，确保铜的导电率的同时，提高了铜的耐高温性能，特别是在波动性加热环境下即加热冷却加热冷却的循环高温焊接环境中，依然表现出良好的耐高温特性以及良好的硬度、强度、导电率、延展率等，特别适用于高功率器件、高电压直流器件中。

Description

一种耐高温触头
技术领域
本发明涉及耐高温器件技术领域，具体涉及一种耐高温触头。
背景技术
随着大功率器件的广泛应用，对其中所用的触头的性能要求越来越高。大功率器件所用的触头必须能够耐高温、耐高压，特殊情况还要具有耐高温焊接性能。
现有的大功率器件中所用的触头，耐高温性能差，特别是在高温情况下容易发生软化，从而导致高温焊接性能差的问题。有些材料虽然能够满足耐高温性能，但是在高温环境下，气密性变差，给器件带来其它问题。有些材料虽然能耐高温，但是在高温焊接后，会出现触头材料表面发黑问题。
因此，亟需研究出能够满足大功率器件的耐高温耐高压触头，来满足业界迫切需求。
发明内容
为了克服以上问题，本发明旨在提供一种耐高温触头，进一步的，还旨在提供一种耐高温焊接的触头。
为了实现上述目的，本发明提供了一种耐高温触头，所述触头包含铜和至少一种掺杂元素；其中，铜的含量大于99％。
优选地，所述掺杂元素为铬、锆、碲、镍、银、铝、铁、磷的一种或多种。
优选地，每种所述掺杂元素的含量大于或等于0.15％且小于0.8％。
优选地，所述掺杂元素的含量小于0.28％。
优选地，所述触头中，所述铜的含量大于或等于99.2％。
优选地，所述触头中，所述铜的含量大于99.9％。
优选地，所述触头中，所述含氧量低于10个ppm。
优选地，所述触头中，剩余杂质含量小于0.2％。
优选地，所述掺杂元素为锆，锆的含量为0.15～0.2％，在所述触头中，除了铜和锆之外，剩余杂质含量小于或等于0.08％。
优选地，所述掺杂元素为碲，碲的含量为0.4～0.7％；在所述触头中，除了铜和碲之外，剩余杂质含量为0.004～0.012％。
优选地，所述掺杂元素为银，银的含量0.1～0.15％；在所述触头中，含氧量低于10个ppm。
优选地，所述掺杂元素为镍，所述镍的含量大于0.1～0.18％。
优选地，所述触头为棒体或板状或带状；所述棒体的直径为12～16.5mm，所述板状的触头的厚度为2～3mm，所述带状的触头的厚度为2～3.5mm以及宽度为28～32mm。
为了达到上述目的，本发明还提供了一种高功率继电器，包含上述的耐高温触头。
为了达到上述目的，本发明还提供了一种高压直流接触器，包含上述的耐高温触头。
本发明的耐高温触头，通过铜与少量的掺杂元素的结合，确保铜的导电率的同时，提高了铜的耐高温性能，特别是在波动性加热环境下即加热冷却加热冷却的循环高温焊接环境中，依然表现出良好的耐高温特性以及良好的硬度、强度、导电率、延展率等，特别适用于高功率器件、高电压直流器件中。
附图说明
图1为本发明的一个较佳实施例的高功率继电器用的耐高温触头的结构示意图
具体实施方式
为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
以下结合附图1和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。
本实施例的耐高温触头，包含铜以及至少一种掺杂元素。这里，耐高温触头的铜含量大于99％。其中，掺杂元素可以为铬、锆、碲、镍、银、铝、锌、铁、磷的一种或多种。掺杂元素的含量大于0.2％且小于0.8％，较佳的，小于0.28％。在一优选方案中，铜的含量大于或等于99.2％，甚至大于99.7％。在耐高温触头中，较佳的，含氧量低于10个ppm。例如，掺杂元素为锆，锆的含量为0.15～0.2％，在所述触头中，除了铜和锆之外，剩余杂质含量小于或等于0.08％；再例如，掺杂元素为碲，碲的含量为0.4～0.7％；在所述触头中，除了铜和碲之外，剩余杂质含量为0.004～0.012％；再例如，掺杂元素为银，银的含量0.1～0.15％；在所述触头中，含氧量低于10个ppm。再例如，掺杂元素为镍，镍的含量大于0.1～0.18％，较佳的，镍的含量为0.15％。
请参阅表一，表一中示出了样品1～11耐高温触头和对比样品A的各个组分的比重。
表一
将上述样品1～14和对比样品A在850℃的恒温条件下加热30分钟进行耐恒定高温测试。
表二
将上述样品1～14和对比样品A，采用硬钎焊，真空炉中填充氢气和氮气保护，升温至850℃条件下，通过高温焊料融化焊接，然后降低温度至室温，再次升温850℃进行融化焊接，然后降低温度值室温，如此循环，持续40分钟，进行耐波动高温焊接测试。
表三
序号 名称 维氏硬度
1 铬锆铜 137
2 银铜1 124
3 银铜2 121
4 镍铜 133
5 碲铜1 139
6 碲铜2 142
7 碲铜3 145
8 三氧化二铝无氧铜 121
9 铜锆合金1 129
10 铜锆合金2 134
11 铜锆合金3 138
对比样品A 纯铜 52
从表二和表三可以得到，相比于没有掺杂元素的纯铜，本实施例中的样品1～14在恒定高温条件下和反复升降温条件下均表现出良好的硬度要求，维氏硬度均在110以上。
本实施例的上述银铜合金经研究测试，铜银分子结构致密，材料维氏硬度大于110，导电率在98％以上，具有良好的高温抗蠕变型，而且，在升温降温的高温焊接模式下，硬度依然高于维氏硬度110，非常适合应用于波动高温焊接模式。
而上述铜锆合金经研究测试，铜锆分子结构致密，材料维氏硬度为120～145，抗拉强度为360～430MPa，延伸率大于4％，导电率大于92％，热传导铝为365W/MOK，非常适合应用于高温高功率高压环境的器件中。
本实施例的触头可以为棒体或板状或带状。较佳的，棒体的直径为12～16.5mm，板状的触头厚度为2～3mm，带状的触头的厚度为2～3.5mm以及宽度为28～32mm，例如宽度在30mm。
本实施例的触头可以应用于高压高功率器件中，例如高功率继电器，高压直流接触器等，应用于新能源汽车的大功率继电器中，充电桩等。较佳的，带状的触头应用于高压直流接触器中使得带状的触头与高压直流接触器相匹配；棒体或板状的触头应用于高功率继电器、充电桩中，使得棒体或板状的触头与其相匹配。图1所示为棒体的高功率触头的结构示意图。该触头的上表面101与陶瓷焊接，下表面102与不锈钢焊接，在这些焊接条件下，均表现出良好的硬度、韧性和强度。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。

Claims (15)

1.一种耐高温触头，其特征在于，所述触头包含铜和至少一种掺杂元素；其中，铜的含量大于99％。
2.根据权利要求1所述的耐高温触头，其特征在于，所述掺杂元素为铬、锆、碲、镍、银、铝、铁、磷的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的耐高温触头，其特征在于，每种所述掺杂元素的含量大于或等于0.15％且小于0.8％。
4.根据权利要求3所述的耐高温触头，其特征在于，所述掺杂元素的含量小于0.28％。
5.根据权利要求3所述的耐高温触头，其特征在于，所述触头中，所述铜的含量大于或等于99.2％。
6.根据权利要求5所述的耐高温触头，其特征在于，所述触头中，所述铜的含量大于99.9％。
7.根据权利要求6所述的耐高温触头，其特征在于，所述触头中，所述含氧量低于10个ppm。
8.根据权利要求2所述的耐高温触头，其特征在于，所述触头中，剩余杂质含量小于0.2％。
9.根据权利要求3所述的耐高温触头，其特征在于，所述掺杂元素为锆，锆的含量为0.15～0.2％，在所述触头中，除了铜和锆之外，剩余杂质含量小于或等于0.08％。
10.根据权利要求3所述的耐高温触头，其特征在于，所述掺杂元素为碲，碲的含量为0.4～0.7％；在所述触头中，除了铜和碲之外，剩余杂质含量为0.004～0.012％。
11.根据权利要求3所述的耐高温触头，其特征在于，所述掺杂元素为银，银的含量0.1～0.15％；在所述触头中，含氧量低于10个ppm。
12.根据权利要求3所述的耐高温触头，其特征在于，所述掺杂元素为镍，所述镍的含量大于0.1～0.18％。
13.根据权利要求3所述的耐高温触头，其特征在于，所述触头为棒体或板状或带状；所述棒体的直径为12～16.5mm，所述板状的触头的厚度为2～3mm，所述带状的触头的厚度为2～3.5mm以及宽度为28～32mm。
14.一种高功率继电器，其特征在于，包含权利要求1所述的耐高温触头。
15.一种高压直流接触器，其特征在于，包含权利要求1所述的耐高温触头。
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