CN1125888C - 制造具有无应力切开边缘的制品的方法 - Google Patents

Abstract

制造具有无应力切开边缘的制品的方法，该方法包括切开一铜板或铜合金板以形成铜基材料的条带，在一炉中在一保护气体下在约200℃至约250℃温度下将该条带加热一段时间，将条带冷却到室温，这样制造的条带适用于制造冲压制品。

Description

制造具有无应力切开边缘的制品的方法

发明背景

本发明涉及一种制造具有无应力边缘的铜基工业制品的方法及如此制造的制品。

薄铜带在商业实践中具有广泛应用。它们例如用于制造电接头的端子。其它重要应用包括制造弹簧元件等等。铜带供应给制造商，用于制造各种工业制品。

制造商一般获得的是扁平带卷形式的铜带。扁平带卷只是卷成带卷的长铜带。制造商然后用一压力机，例如由新泽西州里奇菲尔德的布鲁德勒或者俄亥俄州明斯特的明斯特机器公司制造的压力机，将条带要制造的部件冲压成所需形状。这样制造的制品例如可以是具有各种结构的简单的弹簧、插塞或插孔。在压力机的冲压操作之后，该部件保持附着在称为承载器的原始条带上。承载器可以具有在每个边缘或者在许多情况下沿两边缘中之一冲压成的形状。冲压后，部件特别可以像由镀锡铜冲压成的部件那样使用。在其它情况下，这样制造的制品然后被镀上各种抗腐蚀或其它金属，如镍、锡或金，以适应铜制品的最终使用。

在对制品进行电镀的过程中，它们仍附着在承载条带上，它们经过各种溶液并经过漂洗和干燥步骤而不会产生任何问题，这是很重要的。在最终操作过程中，这样制造的部件被从承载器条带上去除。在制品是插头的情况下，它们联接到电气接插件如导线上，并装配到一个塑料或其它外壳中。这种电气接插件通常具有多个插头。

为了在这种冲压操作中使用，以及用于最终产品，条带的形状在最小的毛刺、弯曲、扭转或带卷组的情况下保持稳定是很重要的。但不幸的是，即使目测满意的条带在冲压操作后也会产生麻烦。这样，条带会呈现出模型出口弯曲或扭转，特别是如果承载器仅位于原始条带的一个边缘上的话。

许多种可能性都可以用来解释这种不期望的结果。一种可能是从条带制造商那里接收的条带中保留的残余应力。在用于由铜箔制备条带的切开操作过程中，条带的边缘可能已经被挤压掉或剪切。实际上，在不向这样制造的条带上引入应力的情况下对一条带进行剪切是不可能的。在这种操作中，沿条带边缘的一个非常小的区域已经被加长并可能长于条带。由于被挤压边缘的面积很小，不会产生太多变形。但由于切开该第一边缘所产生的应力可以由条带另一边缘中的应力大致抵消。因此，直到冲压操作将边缘分离之前带卷会呈现直线状。

可以通过多种方式对问题进行预测。一种方式是通过蚀刻去除条带的一部分，但保持切开边缘和相邻的金属原封不动。如果可能出现问题，剩余材料将根据所使用的特殊工艺沿不同方向弯曲。

已经进行过尝试来改善这个问题。通常，其中一种操作是拉拔弯曲校平，这将减小应力，并产生一更平的条带。这还将改进带卷上的切开操作。一个具有活套坑或滑动芯的好的纵切机将使每个单独切口的张力可以控制。通过这些工具以及切开过程中谨慎的安装，能够提供一种产品，该产品可以没有制造商的问题而冲压出。但有时模型部件的设计使冲压很困难，因而表面上完好的条带将产生扭转或弯曲问题。

因此，本发明提供铜带卷毛坯，当它用于制造电气接插件时不会遇到现有技术方法中的扭转和弯曲问题。简言之，本发明提供一种生产具有无应力切开边缘的制品的方法，该方法包括切开一铜板以形成铜基材料的条带，在一炉中在一保护气体下在约200℃至约250℃温度下对该条带加热一段时间，以消除条带的应力，并将条带冷却到室温。

已经发现，这种简单操作提供了成卷的铜带，该条带被冲压和/或切割时不会出现任何弯曲或扭转。反而，由本发明提供的铜带可用于制造没有这种问题的工业制品，如插头，弹簧等等。

这里使用的术语铜基材料意思是可以用于本发明实践的铜和范围很广的铜合金。例如，除了电解铜之外，含锌的铜合金或含锡的铜合金都可以根据本发明进行处理。铜合金的例子包括200系列铜锌合金和500系列铜锡合金。除了铜本身之外，期望使用的特种合金包括C194、C230、C260、C422、C425、C510、C511、C519、C521、C1453、C19210、C50715和C50725。

除了处理扁平卷之外，本发明的方法还特别适用于处理横向卷绕铜板。由于根据本发明的温度处理，卷轴材料必须是能够在完成该方法步骤所需时间内承受处理温度的材料。一种特别适用于卷轴的材料是低碳钢。

已经发现，根据本发明对带卷进行加热的温度范围可以是从约200℃到250℃。如果温度远远低于200℃，将不会获得所期望的结果。在高于250℃的温度下，会造成能量浪费，其它不期望的副效应开始出现。已经发现从约200至240℃范围内的温度是特别优选的。

加热处理所需时间可以从约1到10小时。更短的时间一般不会取得大大减少铜带中弯曲或扭转的效果。较长的时间一般不会提供更好的效果，且降低了产品的整体生产率。在本发明的某些实施例中特别优选的是将铜带卷在处理温度保持4到8小时。

尽管可以处理很宽范围内的铜和铜合金板，厚度为10到20密耳(0.0254～0.0508厘米)一般用于制造插头和弹簧。更薄的板不具备所需的强度，更大的厚度对用于根据本发明制备的铜带毛坯显得过硬和过重。

宽度范围很广的带卷可用于切开。一般地，使用30.48至127厘米英寸的宽度。切开条带自身的宽度也可以变化。由于使用这里描述的铜或铜合金条带毛坯的制造要求，条带的宽度可以从0.635～10.16厘米或更大。铜带最期望的宽度是从约2.54至5.08厘米。

铜带材料在保护气体中退火。氩气、氮气以及其它非活性气体可用于在炉中保护铜带。在某些情况下，需要使用降低的压力以提供最佳的结果。因此，含1％至30％氢气的氮气是优选的。特别优选的是使用含5％至25％氢气的氮气。

下面的例子用于表示本发明的实施例，因为目前它对实现本发明是优选的。应该理解，这些例子是示例性的，本发明并不认为局限于此，而是附属权利要求中所表示的。

例I

一直径为101.6厘米厚度为11.8密耳宽度为60.96厘米的铜卷被切成宽度为2.54厘米的扁平卷带。然后扁平带卷被放置在间歇生产炉中，带卷由在作为惰性气体的干燥氮气中具有5％的氢气的混合物保护。然后将带卷保持在约200℃的温度下，并在该温度下保持6小时。之后允许该炉冷却到室温，排出惰性气体，然后将带卷从炉中取出。经过该处理后，带卷被包装和运送给制造商。

当本例子中的带卷用于制造弹簧、插头等时，发现由这种冲压操作产生的部件是平的。在最终产品上没有扭转或弯曲。

例II

对于制造商来讲，要求材料横向卷绕是正常的。在这种情况下，带卷被切成条带并横向卷绕在一卷轴上。然后具有条带的横向卷绕轴放置在间歇生产炉中，并用作为惰性气体的25％氢气和75％氮气的混合物保护。然后卷轴在240℃温度下在炉中保持6个小时。此后使炉冷却到室温，排出惰性气体，然后将卷轴从炉中取出。在经过这个处理后，这样制造的卷轴被包装和运送给制造商。

这里同样，当冲压成插头条带时，这样制造的铜带没有扭转和弯曲。

其它加热条带的方法也能够提供满意的效果。例如，可以使用感应炉，在所需时间内将条带的温度提高到所需温度。保护气体可在任何情况下使用。

Claims (16)

1.一种制造具有无应力切开边缘的铜基合金制品的方法，该方法包括切开一铜板以形成铜基材料的条带，在一炉中在一保护气体下在约200℃至约250℃温度下将该条带加热一段时间，以消除条带的应力，并将条带冷却到室温。

2.根据权利要求1所述的方法，其中该铜基板是一铜或铜合金。

3.根据权利要求2所述的方法，其中该合金是铜锌合金或铜锡合金。

4.根据权利要求1所述的方法，其中该温度为从约200℃至约240℃。

5.根据权利要求1所述的方法，其中加热进行1到10个小时。

6.根据权利要求1所述的方法，其中加热进行约1个小时到约8个小时。

7.根据权利要求1所述的方法，其中该保护气体包括一种惰性气体。

8.根据权利要求1所述的方法，其中该保护气体包括氮气。

9.根据权利要求1所述的方法，其中该保护气体是一还原气体。

10根据权利要求9所述的方法，其中该气体包含体积比占约1-30％的氢气。

11.根据权利要求10所述的方法，其中该保护气体包含体积占70％的氮气，其余气体为氢气。

12.根据权利要求1所述的方法，其中该条带的宽度是从0.635～10.16厘米。

13.根据权利要求1所述的方法，其中该条带的宽度是2.54～5.08厘米。

14.根据权利要求1所述的方法，其中板厚为0.0254～0.0508厘米。

15.根据权利要求1制造的制品。

16.一种铜带，该铜带在一保护气体下在约200℃至250℃温度下退火1至10小时，然后冲压或切成所需形状，退火和冲压后的铜带基本上没有弯曲和扭转。