CN112077274A - 一种新型蓄电池接线端子及其制作方法 - Google Patents

一种新型蓄电池接线端子及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型蓄电池接线端子及其制作方法，所述接线端子的基材为6xxx系铝合金。所述6xxx系铝合金由如下质量百分含量的成分组成：Mg：0.5‑1.3wt％、Si：0.2‑1.3wt％、Fe：0.2‑0.5wt％、Cu：0.3‑0.7wt％、Mn：0.2‑0.4wt％、Cr：0.1‑0.2wt％、Ti：0.03‑0.12wt％，其他杂质元素含量≤0.1wt％，其余为Al。本发明采用6xxx系铝合金材料制作蓄电池接线端子，使端子具有较好的导电性能、散热性能、机械强度、外观和防腐性能，满足相关蓄电池标准要求，能够替代铅合金端子和铜镀银端子。

Description

一种新型蓄电池接线端子及其制作方法
技术领域
本发明涉及蓄电池技术领域，具体涉及一种新型蓄电池接线端子及其制作方法。
背景技术
铅酸蓄电池经过长期的发展，拥有成熟稳定的工艺，安全可靠的性能，以及低廉的市场价格，仍然广泛的使用在各种领域。正负极端子是蓄电池与外部导体连接的重要部件，要求具有良好的导电性能、散热性能、机械强度、外观和防腐性。为提高蓄电池的供电效率，降低工作回路的馈电压降，端子的材料、结构也应进行优化改良。
目前，铅酸蓄电池的端子按材料分主要有铅合金和铜镀银两大类。铅合金端子采用重力浇铸成型工艺，生产效率低，环境污染大，同时存在外观质量差，容易氧化发黑，导电、导热性能差，机械强度低的缺点，因此只适用于低端产品或小电流使用场合的蓄电池产品上。由于铜端子导电性能、散热性能及机械强度都优于铅合金端子，所以这种铜端子结构改善了电池大电流放电特性，同时铜端子表面镀银，进一步提高铜端子的外观、防腐和焊接性能，降低接触电阻，因此铜端子电池被越来越多人采用。但是铜镀银端子存在材料成本高，要经过车、铣、切、削、冲压等多步机械加工成型，生产效率低，加工成本高的缺点，阻碍了铜端子电池的广泛使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型蓄电池接线端子及其制作方法，旨在解决现有技术中蓄电池接线端子材料成本高，制作工艺复杂的问题。
为了达到上述的目的，本发明提供了如下技术方案：
一种新型蓄电池接线端子，所述新型蓄电池接线端子的基材为6xxx系铝合金。6xxx系铝合金以镁和硅为主要合金元素并以Mg2 Si相为强化相的铝合金，具有极佳加工性能、优良的焊接特点及电镀性、良好的抗腐蚀性、韧性高及加工后不变形、材料致密无缺陷及易于抛光等优点。
进一步的，所述6xxx系铝合金的表面从内而外依次镀有镀镍层和镀亮银层。通过对接线端子从内而外分别镀镍和镀亮银，能够提高接线端子的外观、防腐和焊接性能，降低接触电阻。
进一步的，所述镀镍厚度为2-5μm，所述镀亮银厚度为5-12μm。通过将镀镍厚度为2-5μm和将镀亮银厚度为5-12μm，能够在保证接线端子的外观质量、耐腐蚀、焊接性能与现有技术中铜端子相当的同时，还能提高接线端子的导电性能、散热性能和机械强度。
进一步的，所述6xxx系铝合金由如下质量百分含量的成分组成：Mg：0.5-1.3wt％、Si：0.2-1.3wt％、Fe：0.2-0.5wt％、Cu：0.3-0.7wt％、Mn：0.2-0.4wt％、Cr：0.1-0.2wt％、Ti：0.03-0.12wt％，其他杂质元素含量≤0.1wt％，其余为Al。本发明通过合理调整6xxx系铝合金中主合金元素Mg、Si、Fe及微量元素的含量，在保证材料具有较高导电和散热性能的同时还能提高材料的强度。
本发明还提供一种制作上述新型蓄电池接线端子的方法，包括如下步骤：
1）接线端子材料：采用如上所述的6xxx系铝合金作为接线端子材料；
2）制备端子压铸件：对接线端子材料进行熔融，将熔融后的铝合金液在高压下高速压入接线端子模具型腔内，在压力的作用下冷却凝固形成铸件；由于铝合金压铸成型能制造出形状复杂、精度较高的铸件，只需少量的机械加工即可使用，因此本发明采用压铸成型工艺具有材料利用率高和生产效率高的优点。
3）接线端子压铸件机械加工：根据不同接线端子的实际结构，对铸件进行攻螺纹或车制螺栓加工处理；
4）接线端子工件抛光处理：接线端子工件使用磁力抛光机进行抛光处理；进行抛光处理，能够清除接线端子工件的灰尘、去除毛刺和飞边、提高其表面光亮度、去除表面氧化层一步完成，为后续表面处理作准备。
5）接线端子工件表面处理：采用化学镀镍和镀亮银工艺进行表面处理。铝合金端子工件经上述表面处理后，进一步提高了端子的外观、防腐和焊接性能，降低接触电阻。
进一步的，步骤2）中所述的熔融的温度为650±50℃。
进一步的，步骤2）中所述的在高压下高速压入接线端子模具型腔内具体为在80-90Mpa下以70-80m/s的填充速度压入接线端子模具型腔内。
进一步的，步骤5）中所述采用化学镀镍和镀亮银工艺进行表面处理具体为：在接线端子底层镀镍，所述镀镍厚度为2-5μm，在接线端子表层镀亮银，所述镀亮银厚度为5-12μm。
本发明所提供的一种新型蓄电池接线端子及其制作方法，相比于现有技术具有如下有益效果：
一、本发明采用的压铸成型工艺制作接线端子，特别适合大批量制造小型铸件，可通过一模多穴设计，实现铝合金端子铸件批量化生产，大幅度减少机械加工量，生产效率是机械加工铜端子和重力浇铸铅合金端子的几十倍甚至上百倍。
二、采用化学镀镍和镀亮银工艺进行表面处理后的铝合金端子，外观质量、耐腐蚀、焊接性能与现有技术中铜端子相当，端子的导电性能、散热性能、机械强度均满足相关蓄电池标准要求，完全可以替代铅合金端子和铜端子。
三、本发明采用6xxx系铝合金材料制作蓄电池接线端子，使端子具有较好的导电性能、散热性能、机械强度、外观和防腐性能，满足相关蓄电池标准要求，能够替代铅合金端子和铜镀银端子。现有技术铜端子均采用黄铜棒（或铜片）经车、冲、切、铣、铆等多步机械加工，材料一次利用率只有50%~70%左右，而采用本发明的制作方法，复杂结构的铝合金端子工件可以一次压铸成型，只需少量机械加工，材料一次利用率95%以上，生产效率高，能够减少环境污染，大大降低接线端子的材料和加工成本。
附图说明
图1为本发明新型蓄电池接线端子压铸件示意图；
图2为本发明新型蓄电池接线端子压铸加工件示意图；
图3为本发明新型蓄电池接线端子成品示意图。
【附图标记说明】
1-端子本体、2-毛刺和飞边、3-螺纹 4-底层 5-表层。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作详细说明。
实施例1
一种新型蓄电池接线端子，基材为6xxx系铝合金，6xxx系铝合金由如下质量百分含量的成分组成：Mg：0.5wt％、Si：0.2wt％、Fe：0.5wt％、Cu：0.3wt％、Mn：0.4wt％、Cr：0.1wt％、Ti：0.12wt％，其他杂质元素含量≤0.1wt％，其余为Al。
上述新型蓄电池接线端子的制作方法，包括如下步骤：
1）接线端子材料：采用如上所述的6xxx系铝合金作为接线端子材料；
2）制备端子压铸件：对接线端子材料在温度为600℃进行熔融，将熔融后的铝合金液在在90Mpa下以70m/s的填充速度压入接线端子模具型腔内，在压力的作用下冷却凝固形成铸件；
3）接线端子压铸件机械加工：根据不同接线端子的实际结构，对铸件进行攻螺纹或车制螺栓加工处理；
4）接线端子工件抛光处理：接线端子工件使用磁力抛光机进行抛光处理；
5）接线端子工件表面处理：采用化学镀镍和镀亮银工艺进行表面处理，在接线端子底层镀镍，镀镍厚度为2μm，在接线端子表层镀亮银，镀亮银厚度为12μm。
采用上述实施例制作方法制作出的蓄电池接线端子，6xxx系铝合金材料一次利用率为97%。
实施例2
一种新型蓄电池接线端子，基材为6xxx系铝合金，6xxx系铝合金由如下质量百分含量的成分组成：Mg：1.3wt％、Si：1.3wt％、Fe：0.2wt％、Cu：0.7wt％、Mn：0.2wt％、Cr：0.2wt％、Ti：0.03wt％，其他杂质元素含量≤0.1wt％，其余为Al。
上述新型蓄电池接线端子的制作方法，包括如下步骤：
1）接线端子材料：采用如上所述的6xxx系铝合金作为接线端子材料；
2）制备端子压铸件：对接线端子材料在温度为700℃进行熔融，将熔融后的铝合金液在在80Mpa下以80m/s的填充速度压入接线端子模具型腔内，在压力的作用下冷却凝固形成铸件；
3）接线端子压铸件机械加工：根据不同接线端子的实际结构，对铸件进行攻螺纹或车制螺栓加工处理；
4）接线端子工件抛光处理：接线端子工件使用磁力抛光机进行抛光处理；
5）接线端子工件表面处理：采用化学镀镍和镀亮银工艺进行表面处理，在接线端子底层镀镍，镀镍厚度为5μm，在接线端子表层镀亮银，镀亮银厚度为5μm。
采用上述实施例制作方法制作出的蓄电池接线端子，6xxx系铝合金材料一次利用率为96%。
实施例3
一种新型蓄电池接线端子，基材为6xxx系铝合金，6xxx系铝合金由如下质量百分含量的成分组成：Mg：0.8wt％、Si：1wt％、Fe：0.4wt％、Cu：0.5wt％、Mn：0.3wt％、Cr：0.1wt％、Ti：0.12wt％，其他杂质元素含量≤0.1wt％，其余为Al。
上述新型蓄电池接线端子的制作方法，包括如下步骤：
1）接线端子材料：采用如上所述的6xxx系铝合金作为接线端子材料；
2）制备端子压铸件：对接线端子材料在温度为700℃进行熔融，将熔融后的铝合金液在在85Mpa下以75m/s的填充速度压入接线端子模具型腔内，在压力的作用下冷却凝固形成铸件；
3）接线端子压铸件机械加工：根据不同接线端子的实际结构，对铸件进行攻螺纹或车制螺栓加工处理；
4）接线端子工件抛光处理：接线端子工件使用磁力抛光机进行抛光处理；
5）接线端子工件表面处理：采用化学镀镍和镀亮银工艺进行表面处理，在接线端子底层镀镍，镀镍厚度为3μm，在接线端子表层镀亮银，镀亮银厚度为10μm。
采用上述实施例制作方法制作出的蓄电池接线端子，6xxx系铝合金材料一次利用率为98%。
实施例4
如图1-图3所示，一种新型蓄电池接线端子，包括端子本体1、螺纹3、 底层4和表层5，接线端子基材为6xxx系铝合金，6xxx系铝合金由如下质量百分含量的成分组成：Mg：0.6wt％、Si：0.5wt％、Fe：0.3wt％、Cu：0.4wt％、Mn：0.2wt％、Cr：0.2wt％、Ti：0.1wt％，其他杂质元素含量≤0.1wt％，其余为Al。
上述新型蓄电池接线端子的制作方法，包括如下步骤：
1）接线端子材料：采用如上所述的6xxx系铝合金作为端子本体1材料；
2）制备端子压铸件：对接线端子材料在温度为600℃进行熔融，将熔融后的铝合金液在在90Mpa下以75m/s的填充速度压入接线端子模具型腔内，在压力的作用下冷却凝固形成铸件；
3）接线端子压铸件机械加工：根据不同接线端子的实际结构，对铸件进行攻螺纹3或车制螺栓加工处理；
4）接线端子工件抛光处理：接线端子工件使用磁力抛光机进行抛光处理，清除灰尘、去除毛刺和飞边2；
5）接线端子工件表面处理：采用化学镀镍和镀亮银工艺进行表面处理，在接线端子底层4镀镍，镀镍厚度为4μm，在接线端子表层5镀亮银，镀亮银厚度为8μm。
采用上述实施例制作方法制作出的蓄电池接线端子，6xxx系铝合金材料一次利用率为99%。
对比例1
与实施例3的不同之处在于，对比例1中接线端子工件未进行表面处理。
对比例2
与实施例3的不同之处在于，对比例2中接线端子工件表面处理中，未在接线端子底层镀镍。
对比例3
与实施例3的不同之处在于，对比例3中接线端子工件表面处理中，未在接线端子表层镀亮银。
依据本发明1-4进而对比例1-3制作出的接线端子，实验数据如下表1所示：
表1
抗拉强度σb(MPa) 屈服强度σs(MPa) 伸长率δ<sub>5</sub>(%) 断面收缩率ψ(%) 冲击功Akv(J)
实施例1 520 410 8.1 35 62
实施例2 570 400 8.5 39 65
实施例3 580 440 8.8 41 69
实施例4 540 420 8.2 37 63
对比例1 370 320 6.2 20 47
对比例2 320 340 6.7 22 52
对比例3 310 330 6.9 24 51
由表1可知，实施例1-4的抗拉强度、屈服强度、伸长率、断面收缩率和冲击功均明显优于对比例1-3，表明采用化学镀镍和镀亮银工艺进行表面处理后，能够提高接线端子的机械性能。
将等量大小的实施例1-4的6xxx系铝合金与铅锑合金和黄铜的抗拉强度和屈服强度作对比，结果如下表2所示：
表2
抗拉强度/Mpa 屈服强度/Mpa
实施例1的6xxx系铝合金 398 375
实施例2的6xxx系铝合金 405 384
实施例3的6xxx系铝合金 421 397
实施例4的6xxx系铝合金 412 391
铅锑合金 347 316
黄铜 325 283
6061合金 391 368
由表2可知，本发明实施例1-4的6xxx系铝合金相对铅锑合金和黄铜，其抗拉强度和屈服强度均显著高于铅锑合金和黄铜，与6061合金比较，本发明的铝合金也略高于6061合金，表明本发明通过合理调整6xxx系铝合金中主合金元素Mg、Si、Fe及微量元素的含量，能够提高材料的强度。
将6xxx系铝合金材料与铅锑合金和黄铜成本价作比较，结果如下：
6xxx系铝合金比重2.7g/cm3，价格约1.5万/吨，
铅锑合金比重11.2g/cm3，价格约1.6万/吨，
黄铜比重8.8g/cm3，价格约3.6万/吨，
铝合金与铅锑合金比价：（2.7×1.5）÷（11.2×1.6）≈23%
铝合金与黄铜比价：（2.7×1.5）÷（8.8×3.6）≈13%
由此可见，相同外形结构的端子，采用6xxx系铝合金材料，直接金属材料成本比铅锑合金下降约77%，比黄铜下降约87%。本发明采用6xxx系铝合金材料制作蓄电池接线端子，制作出来的蓄电池接线端子，能够具有较好的导电性能、散热性能、机械强度、外观和防腐性能，满足相关蓄电池标准要求，相对于铅合金端子和铜端子在能够在维持接线端子较好性能的同时大大降低材料成本，且接线端子的制作方法生产效率高，废弃物排放量少，节能环保，是一种新型蓄电池接线端子和新型制作方法，符合现代企业节能减排和低成本的理念。
在不冲突的情况下，上述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种新型蓄电池接线端子，其特征在于，所述新型蓄电池接线端子的基材为6xxx系铝合金。
2.根据权利要求1所述的新型蓄电池接线端子，其特征在于，所述6xxx系铝合金的表面从内而外依次镀有镀镍层和镀亮银层。
3.根据权利要求2所述的新型蓄电池接线端子，其特征在于，所述镀镍层厚度为2-5μm，所述镀亮银层厚度为5-12μm。
4.根据权利要求3所述的新型蓄电池接线端子，其特征在于，所述6xxx系铝合金由如下质量百分含量的成分组成：Mg：0.5-1.3wt％、Si：0.2-1.3wt％、Fe：0.2-0.5wt％、Cu：0.3-0.7wt％、Mn：0.2-0.4wt％、Cr：0.1-0.2wt％、Ti：0.03-0.12wt％，其他杂质元素含量≤0.1wt％，其余为Al。
5.一种制作如权利要求1所述的新型蓄电池接线端子的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）接线端子材料：采用如权利要求1-4任一项所述的6xxx系铝合金作为接线端子材料；
2）制备端子压铸件：对接线端子材料进行熔融，将熔融后的铝合金液在高压下高速压入接线端子模具型腔内，在压力的作用下冷却凝固形成铸件；
3）接线端子压铸件机械加工：根据不同接线端子的实际结构，对铸件进行攻螺纹或车制螺栓加工处理；
4）接线端子工件抛光处理：接线端子工件使用磁力抛光机进行抛光处理；
5）接线端子工件表面处理：采用化学镀镍和镀亮银工艺进行表面处理。
6.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，步骤2）中所述的熔融的温度为650±50℃。
7.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，步骤2）中所述的在高压下高速压入接线端子模具型腔内具体为在80-90Mpa下以70-80m/s的填充速度压入接线端子模具型腔内。
8.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，步骤5）中所述采用化学镀镍和镀亮银工艺进行表面处理具体为：在接线端子底层镀镍，所述镀镍厚度为2-5μm，在接线端子表层镀亮银，所述镀亮银厚度为5-12μm。
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