CN112382878B - 一种具有复合镀层的插孔合件、电连接器及其电镀方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有复合镀层的插孔合件，包括插孔、接触簧圈，插孔对接一端设置有盲孔，接触簧圈安装在盲孔中，盲孔孔口收口将接触簧圈固定在盲孔中，接触簧圈设置有若干弹性簧爪，接触簧圈的镀层为金‑石墨烯复合镀层，插孔的镀层为金镀层或金‑石墨烯复合镀层。一种电连接器，装有上述插孔合件。本发明提供了一种具有复合镀层的插孔合件、电连接器及其电镀方法，通过在接触簧圈上电镀金‑石墨烯复合镀层，并优化簧爪结构，提高了插孔合件机械寿命，进而提高了电连接器的机械寿命。

Description

一种具有复合镀层的插孔合件、电连接器及其电镀方法
技术领域
本发明属于电连接器技术领域，具体涉及一种具有复合镀层的插孔合件、电连接器及其电镀方法。
背景技术
电连接器为了保证良好的电接触性能，插孔与插针之间的接触位置需要满足一定的正压力，因此在插拔时磨损是不可避免的，同时为了保证良好的导电性，通常在接触件表面镀金，但由于金元素本身硬度偏软，通常在镀液中添加镍、钴等元素增强金镀层的硬度，以提高金镀层的硬度和耐磨性，但耐腐蚀等因素需要控制镀层孔隙率，参杂元素添加比例有限，接触件作为电连接器中最核心的零件，对电连接器的机械寿命及可靠性具有直接影响，使得现有技术中电连接器的机械寿命指标限制在500次水平，随着军用武器装备的发展，对元器件机械寿命提出了更高的使用要求，电连接器常规500次机械寿命已无法满足越来越多场合下提出的长寿命使用要求，除镀层外，插孔的弹性结构也影响机械寿命，如公开号为CN104319495A的中国专利提供了一种簧爪，其爪部的悬臂端折弯处开槽为平底槽，存在结构拐点，在反复插拔过程中，爪部反复进行外张和回缩，其爪部的悬臂端根部易受集中应力，导致开裂，影响机械寿命。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种具有复合镀层的插孔合件、电连接器及其电镀方法，通过在接触簧圈上电镀金-石墨烯复合镀层，并优化簧爪结构，提高了插孔合件机械寿命，进而提高了电连接器的机械寿命。
本发明通过以下技术方案得以实现：
一种具有复合镀层的插孔合件，包括插孔、接触簧圈，插孔对接一端设置有盲孔，接触簧圈安装在盲孔中，盲孔孔口收口将接触簧圈固定在盲孔中，接触簧圈设置有若干弹性簧爪，接触簧圈的镀层为金-石墨烯复合镀层，插孔的镀层为金镀层或金-石墨烯复合镀层，利用石墨烯具有的优异的导电性及自润滑性能，在保证接触压力的条件下，降低摩擦系数来降低镀层磨损，极大提升插孔合件，特别是接触簧圈的耐磨损性能，进而达到提升插孔合件机械寿命的目的。采用簧爪式结构，实现插孔与接触簧圈结构分离，只需重点改善与插针直接接触的接触簧圈即能够提高耐磨性，在电镀过程中，接触簧圈无盲孔，结构开放，能够降低在复合镀层电镀时的控制难度，提高镀层的一致性，确保产品质量，保证耐磨的均一性。
所述盲孔孔口内外侧均设置有圆角或倒角，引导插针对接，降低插拔时的针孔间的磨损。
所述盲孔为三级台阶孔，台阶孔从孔口至孔底开孔直径依次减小，台阶孔包括孔口段、中段、孔底段，所述接触簧圈两端卷制形成环部，迎向对接一端的环部向外冲凸形成限位台阶，限位台阶装入在孔口段并与孔口段间隙配合，另一端的环部装入中段并与中段过盈配合，确保电流在接触簧圈与插孔之间的可靠传输，同时能够调整接触簧圈与中段过盈配合的长度来调整接触簧圈组装时所需的压入力。
所述簧爪悬臂根部折弯处外圈两侧设置有让位面，由于簧爪两侧开槽与接触簧圈本体断开，卷制后，在后续热处理、电镀等工序应力释放产生回弹，使簧爪最终状态下的卷曲曲率大于接触簧圈本体卷制曲率，簧爪外圈两侧棱边将凸出接触簧圈，凸出的棱边在装入插孔后将影响接触簧圈与插孔之间的过盈量，特别在插针插入接触簧圈后，簧爪外张，凸出的棱边容易产生集中应力导致疲劳，影响机械寿命，设置让位面使得簧爪在插拔过程中始终与盲孔内壁不干涉，降低集中应力，提高机械寿命。
所述簧爪悬臂根部两侧设置有半圆槽，避免了结构拐点，在插拔过程对簧爪产生的反复外张和回缩过程中，降低簧爪悬臂根部所受集中应力，提高簧爪的耐疲劳性能，提高机械寿命。
所述接触簧圈卷制的接合面两侧分别设置有配合的凸块和凹槽，卷圆成型时，通过凸块与凹槽的配合定位，可对接触簧圈卷圆相接后端面平面度进行控制，避免错位问题的发生。
所述限位台阶与环部连接处设置圆弧平滑过渡，提升针孔插拔时的平滑度，降低磨损，提高机械寿命。
所述孔口段与中段、中段与孔底段连接处均设置有过渡倒角，所述接触簧圈装入端外圈设置有倒角，便于装入接触簧圈。
本申请还提供一种电连接器，包括插孔合件、基座，插孔合件安装在基座中，插孔合件为上述的插孔合件，利用石墨烯的自润滑性，降低摩擦系数，在插针与簧爪接触正压力不变的条件下，既能保证接触电阻，又能降低插拔力，进而降低磨损，同时通过结构优化降低集中应力，减少疲劳，提高电连接器整体机械寿命。
本申请还提供一种金-石墨烯复合镀层的施镀方法，用于上述的插孔合件镀层工艺，包括以下步骤：在镀金工序中，在铵盐镀金溶液中，添加表面活性剂，再加入石墨烯进行超声波分散，最后将接触簧圈置于镀液中进行电镀。施镀后可得到综合性能较好的金-石墨烯复合镀层,由于石墨烯本身具有的优异的导电性及自润滑性能，可极大提升插孔的耐磨损性能，进而达到提升插孔接触件寿命的目的。
本发明的有益效果在于：
与现有技术相比，通过设置金-石墨烯复合镀层，利用石墨烯具有的优异的导电性及自润滑性能，在保证接触压力的条件下，降低摩擦系数来降低镀层磨损，极大提升插孔合件，特别是接触簧圈的耐磨损性能，进而达到提升插孔合件机械寿命的目的。采用簧爪式结构，实现插孔与接触簧圈结构分离，只需重点改善与插针直接接触的接触簧圈即能够提高耐磨性，在电镀过程中，接触簧圈无盲孔，结构开放，能够降低在复合镀层电镀时的控制难度，提高镀层的一致性，确保产品质量，保证耐磨的均一性。通过在簧爪悬臂根部折弯处外圈两侧设置让位面，使得簧爪在插拔过程中始终与盲孔内壁不干涉，降低集中应力，提高机械寿命。通过在簧爪悬臂根部两侧设置半圆槽，在插拔过程对簧爪产生的反复外张和回缩过程中，降低簧爪悬臂根部所受集中应力，提高簧爪的耐疲劳性能，提高机械寿命。通过在接触簧圈卷制的接合面两侧分别设置配合的凸块和凹槽，对接触簧圈卷圆相接后端面平面度进行控制，避免错位问题的发生。
通过在电连接器中使用具有金-石墨烯复合镀层的插孔合件，降低摩擦系数，在插针与簧爪接触正压力不变的条件下，既能保证接触电阻，又能降低插拔力，进而降低磨损，同时通过结构优化降低集中应力，减少疲劳，提高电连接器整体机械寿命。
通过在镀金工序中，在铵盐镀金溶液中，添加表面活性剂，再加入石墨烯进行超声波分散，最后将接触簧圈置于镀液中进行电镀，施镀后可得到综合性能较好的金-石墨烯复合镀层。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中插孔的结构示意图；
图3是本发明中接触簧圈的结构示意图；
图4是图3的结构剖视图；
图5是图3的结构展开图；
图6是图5中A-A方向的结构视图。
图中：1-插孔，2-接触簧圈，3-盲孔，4-簧爪，5-孔口段，6-中段，7-孔底段，8-环部，9-限位台阶，10-让位面，11-半圆槽，12-凸块，13-凹槽，14-圆弧。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1至图6所示，一种具有复合镀层的插孔合件，包括插孔1、接触簧圈2，插孔1对接一端设置有盲孔3，接触簧圈2安装在盲孔3中，盲孔3孔口收口将接触簧圈2固定在盲孔3中，接触簧圈2设置有若干弹性簧爪4，接触簧圈2的镀层为金-石墨烯复合镀层，插孔1的镀层为金镀层或金-石墨烯复合镀层，利用石墨烯具有的优异的导电性及自润滑性能，在保证接触压力的条件下，降低摩擦系数来降低镀层磨损，极大提升插孔合件，特别是接触簧圈2的耐磨损性能，进而达到提升插孔合件机械寿命的目的。插孔1的镀层可根据具体的产品需要进行选择。采用簧爪式结构，实现插孔与接触簧圈结构分离，只需重点改善与插针直接接触的接触簧圈即能够提高耐磨性，在电镀过程中，接触簧圈无盲孔，结构开放，能够降低在复合镀层电镀时的控制难度，提高镀层的一致性，确保产品质量，保证耐磨的均一性。
本实施例中，接触簧圈2卷制过程采用常规加工工艺，所述接触簧圈2为带料冲制簧爪4后卷制成圆管状，簧爪4悬臂根部向内折弯，簧爪4自由端向外折弯，簧爪4数量为三瓣，圆周均布，通过调整簧爪式4的结构尺寸、数量以及簧爪4的变形程度，可对插孔合件与配对插针插合时的插拔力进行调整。
所述盲孔3孔口内外侧均设置有圆角或倒角，引导插针对接，降低插拔时的针孔间的磨损。
所述盲孔3为三级台阶孔，台阶孔从孔口至孔底开孔直径依次减小，台阶孔包括孔口段5、中段6、孔底段7，所述接触簧圈2两端卷制形成环部8，迎向对接一端的环部8向外冲凸形成限位台阶9，限位台阶9装入在孔口段5并与孔口段5间隙配合，另一端的环部8装入中段6并与中段6过盈配合，确保电流在接触簧圈2与插孔1之间的可靠传输，同时能够调整接触簧圈2与中段6过盈配合的长度来调整接触簧圈2组装时所需的压入力。
所述簧爪4悬臂根部折弯处外圈两侧设置有让位面10，由于簧爪4两侧开槽与接触簧圈2本体断开，卷制后，在后续热处理、电镀等工序应力释放产生回弹，使簧爪4最终状态下的卷曲曲率大于接触簧圈2本体卷制曲率，簧爪4外圈两侧棱边将凸出接触簧圈2，凸出的棱边在装入插孔1后将影响接触簧圈2与插孔1之间的过盈量，特别在插针插入接触簧圈2后，簧爪4外张，凸出的棱边容易产生集中应力导致疲劳，影响机械寿命，设置让位面10使得簧爪4在插拔过程中始终与盲孔3内壁不干涉，降低集中应力，提高机械寿命。
所述簧爪4悬臂根部两侧设置有半圆槽11，避免了结构拐点，在插拔过程对簧爪4产生的反复外张和回缩过程中，降低簧爪4悬臂根部所受集中应力，提高簧爪4的耐疲劳性能，提高机械寿命。
所述接触簧圈2卷制的接合面两侧分别设置有配合的凸块12和凹槽13，卷圆成型时，通过凸块12与凹槽13的配合定位，可对接触簧圈2卷圆相接后端面平面度进行控制，避免错位问题的发生。
所述限位台阶9与环部8连接处设置圆弧14平滑过渡，提升针孔插拔时的平滑度，降低磨损，提高机械寿命。
所述孔口段5与中段6、中段6与孔底段7连接处均设置有过渡倒角，所述接触簧圈2装入端外圈设置有倒角，便于装入接触簧圈2。
本申请还提供一种电连接器，包括插孔合件、基座，插孔合件安装在基座中，插孔合件为上述的插孔合件，利用石墨烯的自润滑性，降低摩擦系数，在插针与簧爪4接触正压力不变的条件下，既能保证接触电阻，又能降低插拔力，进而降低磨损，同时通过结构优化降低集中应力，减少疲劳，极大地提高机械寿命，将电连接器机械寿命提高到5000次水平，最高做到9000次以上。
本申请还提供一种金-石墨烯复合镀层的施镀方法，用于上述的插孔合件镀层工艺，包括以下步骤：在镀金工序中，在铵盐镀金溶液中，添加表面活性剂，再加入石墨烯进行超声波分散，最后将接触簧圈或插孔置于镀液中进行电镀。施镀后可得到综合性能较好的金-石墨烯复合镀层,由于石墨烯本身具有的优异的导电性及自润滑性能，可极大提升插孔的耐磨损性能，进而达到提升插孔接触件寿命的目的。
本发明提供的一种具有复合镀层的插孔合件、电连接器及其电镀方法，通过设置金-石墨烯复合镀层，利用石墨烯具有的优异的导电性及自润滑性能，在保证接触压力的条件下，降低摩擦系数来降低镀层磨损，极大提升插孔合件，特别是接触簧圈的耐磨损性能，进而达到提升插孔合件机械寿命的目的。采用簧爪式结构，实现插孔与接触簧圈结构分离，只需重点改善与插针直接接触的接触簧圈即能够提高耐磨性，在电镀过程中，接触簧圈无盲孔，结构开放，能够降低在复合镀层电镀时的控制难度，提高镀层的一致性，确保产品质量，保证耐磨的均一性。通过在簧爪悬臂根部折弯处外圈两侧设置让位面，使得簧爪在插拔过程中始终与盲孔内壁不干涉，降低集中应力，提高机械寿命。通过在簧爪悬臂根部两侧设置半圆槽，在插拔过程对簧爪产生的反复外张和回缩过程中，降低簧爪悬臂根部所受集中应力，提高簧爪的耐疲劳性能，提高机械寿命。通过在接触簧圈卷制的接合面两侧分别设置配合的凸块和凹槽，对接触簧圈卷圆相接后端面平面度进行控制，避免错位问题的发生。
通过在电连接器中使用具有金-石墨烯复合镀层的插孔合件，降低摩擦系数，在插针与簧爪接触正压力不变的条件下，既能保证接触电阻，又能降低插拔力，进而降低磨损，同时通过结构优化降低集中应力，减少疲劳，提高电连接器整体机械寿命。
通过在镀金工序中，在铵盐镀金溶液中，添加表面活性剂，再加入石墨烯进行超声波分散，最后将接触簧圈置于镀液中进行电镀，施镀后可得到综合性能较好的金-石墨烯复合镀层。

Claims (8)

1.一种具有复合镀层的插孔合件，其特征在于：包括插孔(1)、接触簧圈(2)，插孔(1)对接一端设置有盲孔(3)，接触簧圈(2)安装在盲孔(3)中，盲孔(3)孔口收口将接触簧圈(2)固定在盲孔(3)中，接触簧圈(2)设置有若干弹性簧爪(4)，接触簧圈(2)的镀层为金-石墨烯复合镀层，插孔(1)的镀层为金镀层或金-石墨烯复合镀层，簧爪(4)悬臂根部折弯处外圈两侧设置有让位面(10)。
2.如权利要求1所述的一种具有复合镀层的插孔合件其特征在于：所述盲孔(3)孔口内外侧均设置有圆角或倒角。
3.如权利要求1所述的一种具有复合镀层的插孔合件其特征在于：所述盲孔(3)为三级台阶孔，台阶孔从孔口至孔底开孔直径依次减小，台阶孔包括孔口段(5)、中段(6)、孔底段(7)，所述接触簧圈(2)两端卷制形成环部(8)，迎向对接一端的环部(8)向外冲凸形成限位台阶(9)，限位台阶(9)装入在孔口段(5)并与孔口段(5)间隙配合，另一端的环部(8)装入中段(6)并与中段(6)过盈配合。
4.如权利要求1所述的一种具有复合镀层的插孔合件其特征在于：所述簧爪(4)悬臂根部两侧设置有半圆槽(11)。
5.如权利要求1所述的一种具有复合镀层的插孔合件其特征在于：所述接触簧圈(2)卷制的接合面两侧分别设置有配合的凸块(12)和凹槽(13)。
6.如权利要求3所述的一种具有复合镀层的插孔合件其特征在于：所述限位台阶(9)与环部(8)连接处设置圆弧(14)平滑过渡。
7.如权利要求3所述的一种具有复合镀层的插孔合件其特征在于：所述孔口段(5)与中段(6)、中段(6)与孔底段(7)连接处均设置有过渡倒角，所述接触簧圈(2)装入端外圈设置有倒角。
8.一种金-石墨烯复合镀层的施镀方法，用于权利要求1至7任一所述的插孔合件镀层工艺，其特征在于，包括以下步骤：在镀金工序中，在铵盐镀金溶液中，添加表面活性剂，再加入石墨烯进行超声波分散，最后将接触簧圈或插孔置于镀液中进行电镀。
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