CN113881870B - 一种新能源汽车用铍铜合金电池探针及其加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新能源汽车用铍铜合金电池探针及其加工工艺，具体涉及电池探针技术领域，包括铍、锆、镍、铜和表面处理剂。本发明中可有效加强铍铜合金电池探针的导电性能，可有效提高探针的低温性能，同时保证探针在低温下保持良好的导电性能，进而保证汽车电池供电稳定性；在铍铜合金中添加锆金属，可有效细化铍铜合金的晶粒，进而提高铍铜合金强度；可形成纳米银颗粒和纳米氧化锌颗粒，进行CVD加工处理，在铜合金箔表面形成石墨烯，纳米氧化锌颗粒还原形成纳米锌，纳米银和纳米锌掺杂到石墨烯中，可有效加强石墨烯的导电性能，将石墨烯嵌入铜合金箔中，可有效加强铜合金箔的导电性能，可有效加强铜合金箔的耐低温性能。

Description

一种新能源汽车用铍铜合金电池探针及其加工工艺
技术领域
本发明涉及电池探针技术领域，更具体地说，本发明涉及一种新能源汽车用铍铜合金电池探针及其加工工艺。
背景技术
铍铜又称铍青铜，经过固溶时效热处理后，可获得高强度、高导电性能的产品。高强度铸造铍青铜合金，经热处理后不仅具有高强度，很高的硬度而且具有耐磨、耐蚀的优点，优良的铸造性能。高导电铸造铍铜合金，经过热处理后具有较高的导电率和导热率，可广泛用于电子电器、通讯仪器、航空航天、石油化工、冶金矿山、汽车家电、机械制造等多个领域。汽车蓄电池包括铅酸蓄电池、镍氢电池、钠硫电池、二次锂电池、空气电池、三元锂电池。电池探针是用于电池的化成、分容、检测，作为传输导线与电池极耳之间的连接体，通过刺破电池极耳表面氧化层达到低电阻电流传输。电池探针需要满足较为良好的电气性能和机械性能。
现有铍铜合金电池探针，在低温下的导电性不佳，容易导致电池供电不稳定。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种新能源汽车用铍铜合金电池探针及其加工工艺。
一种新能源汽车用铍铜合金电池探针，按照重量百分比计算包括：0.20～0.60％的铍、0.08～0.12％的锆、1.40～2.20％的镍、0.17～0.21％的表面处理剂、杂质总和＜0.05％，其余为铜。
进一步的，所述表面处理剂按照重量百分比计算包括：9.60～10.60％的硝酸银、9.40～10.40％的硝酸锌、49.40～50.80％的无水乙醇，其余为去离子水。
进一步的，按照重量百分比计算包括：0.20％的铍、0.08％的锆、1.40％的镍、0.17％的表面处理剂、杂质总和＜0.05％，其余为铜；所述表面处理剂按照重量百分比计算包括：9.60％的硝酸银、9.40％的硝酸锌、49.40％的无水乙醇、31.60％的去离子水。
进一步的，按照重量百分比计算包括：0.60％的铍、0.12％的锆、2.20％的镍、0.21％的表面处理剂、杂质总和＜0.05％，其余为铜；所述表面处理剂按照重量百分比计算包括：10.60％的硝酸银、10.40％的硝酸锌、50.80％的无水乙醇、28.20％的去离子水。
进一步的，按照重量百分比计算包括：0.40％的铍、0.10％的锆、1.80％的镍、0.19％的表面处理剂、杂质总和＜0.05％，其余为铜；所述表面处理剂按照重量百分比计算包括：10.10％的硝酸银、9.90％的硝酸锌、50.10％的无水乙醇、29.90％的去离子水。
一种新能源汽车用铍铜合金电池探针的加工工艺，具体加工步骤如下：
步骤一：按照上述重量份比，称取铍、锆、镍、铜和表面处理剂原料中的硝酸银、硝酸锌、无水乙醇、去离子水；
步骤二：将步骤一中的铍、锆、镍、铜进行熔炼，浇铸成坯料，再将坯料制成铜合金箔；
步骤三：将步骤一中的硝酸银、硝酸锌、无水乙醇和去离子水进行共混处理，然后调节pH＝9～11，水浴超声处理10～20分钟，然后调节酸碱度到中性，得到表面处理剂；
步骤四：将步骤三中制得的表面处理剂喷涂到步骤二中的铜合金箔表面，然后放入到微波等离子CVD设备中；
步骤五：在微波等离子CVD设备中通入氢气，加热到950～1050℃，保温20～30分钟，通入甲烷气体反应30～40分钟，再通入氢气将甲烷气体排出，同时进行降温冷却到室温，得到表面改性铜合金箔；
步骤六：将步骤五中制得的表面改性铜合金箔进行模锻成型，热处理后得到半成品探针，对探针头部进行镀金，得到新能源汽车用铍铜合金电池探针。
进一步的，在步骤三中，超声处理频率为：23～25KHz，超声功率为：900～1000W；在步骤五中，氢气通入量为1.5～1.9L/min，甲烷气体通入量为320～360ml/min，在步骤六中，热处理温度为470～550℃，时间为2～3小时。
进一步的，在步骤三中，超声处理频率为：23KHz，超声功率为：900W；在步骤五中，氢气通入量为1.5L/min，甲烷气体通入量为320ml/min，在步骤六中，热处理温度为470℃，时间为2小时。
进一步的，在步骤三中，超声处理频率为：25KHz，超声功率为：1000W；在步骤五中，氢气通入量为1.9L/min，甲烷气体通入量为360ml/min，在步骤六中，热处理温度为550℃，时间为3小时。
进一步的，在步骤三中，超声处理频率为：24KHz，超声功率为：950W；在步骤五中，氢气通入量为1.7L/min，甲烷气体通入量为340ml/min，在步骤六中，热处理温度为510℃，时间为2.5小时。
本发明的技术效果和优点：
1、采用本发明的原料配方所加工出的新能源汽车用铍铜合金电池探针，可有效加强铍铜合金电池探针的导电性能，可有效提高探针的低温性能，同时保证探针在低温下保持良好的导电性能，进而保证汽车电池供电稳定性；在铍铜合金中添加锆金属，可有效细化铍铜合金的晶粒，进而提高铍铜合金强度；可形成纳米银颗粒和纳米氧化锌颗粒，然后将纳米银颗粒、纳米氧化锌颗粒和无水乙醇喷涂在铜合金箔表面，然后进行CVD加工处理，在铜合金箔表面形成石墨烯，纳米氧化锌颗粒还原形成纳米锌，纳米银和纳米锌掺杂到石墨烯中，可有效加强石墨烯的导电性能，同时石墨烯与铜合金箔进行结合，将石墨烯嵌入铜合金箔中，可有效加强铜合金箔的导电性能，同时由于石墨烯的嵌入，可有效加强铜合金箔的耐低温性能，进而保证铍铜合金电池探针的耐低温性能和导电性能；
2、本发明在加工新能源汽车用铍铜合金电池探针的过程中，在步骤二中，对铍、锆、镍、铜进行熔炼、制坯、制铜合金箔，使得表面处理剂对铜合金探针改性处理效果更佳；在步骤三中，将表面处理剂原料进行共混、调节酸碱度、在24KHz超声处理下进行反应，再次调节酸碱度，得到表面处理剂；在步骤四中，可在铜合金箔表面制成石墨烯材料，可有效将纳米银、纳米锌与石墨烯进行掺杂复合，同时石墨烯材料嵌入铜合金箔中，可有效加强铜合金箔的耐低温和导电性能；在步骤六中，可有效将表面改性铜合金箔进行二次加工处理，可有效提高铍铜合金电池探针的耐低温性能和导电性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本发明提供了一种新能源汽车用铍铜合金电池探针，按照重量百分比计算包括：0.20％的铍、0.08％的锆、1.40％的镍、0.17％的表面处理剂、杂质总和＜0.05％，其余为铜；所述表面处理剂按照重量百分比计算包括：9.60％的硝酸银、9.40％的硝酸锌、49.40％的无水乙醇、31.60％的去离子水；
一种新能源汽车用铍铜合金电池探针的加工工艺，具体加工步骤如下：
步骤一：按照上述重量份比，称取铍、锆、镍、铜和表面处理剂原料中的硝酸银、硝酸锌、无水乙醇、去离子水；
步骤二：将步骤一中的铍、锆、镍、铜进行熔炼，浇铸成坯料，再将坯料制成铜合金箔；
步骤三：将步骤一中的硝酸银、硝酸锌、无水乙醇和去离子水进行共混处理，然后调节pH＝9，水浴超声处理10分钟，然后调节酸碱度到中性，得到表面处理剂；
步骤四：将步骤三中制得的表面处理剂喷涂到步骤二中的铜合金箔表面，然后放入到微波等离子CVD设备中；
步骤五：在微波等离子CVD设备中通入氢气，加热到950℃，保温20分钟，通入甲烷气体反应30分钟，再通入氢气将甲烷气体排出，同时进行降温冷却到室温，得到表面改性铜合金箔；
步骤六：将步骤五中制得的表面改性铜合金箔进行模锻成型，热处理后得到半成品探针，对探针头部进行镀金，得到新能源汽车用铍铜合金电池探针。
在步骤三中，超声处理频率为：23KHz，超声功率为：900W；在步骤五中，氢气通入量为1.5L/min，甲烷气体通入量为320ml/min，在步骤六中，热处理温度为470℃，时间为2小时。
实施例2：
与实施例1不同的是，按照重量百分比计算包括：0.60％的铍、0.12％的锆、2.20％的镍、0.21％的表面处理剂、杂质总和＜0.05％，其余为铜；所述表面处理剂按照重量百分比计算包括：10.60％的硝酸银、10.40％的硝酸锌、50.80％的无水乙醇、28.20％的去离子水。
实施例3：
与实施例1-2均不同的是，按照重量百分比计算包括：0.40％的铍、0.10％的锆、1.80％的镍、0.19％的表面处理剂、杂质总和＜0.05％，其余为铜；所述表面处理剂按照重量百分比计算包括：10.10％的硝酸银、9.90％的硝酸锌、50.10％的无水乙醇、29.90％的去离子水。
分别取上述实施例1-3所制得的铍铜合金电池探针与对照组一的铍铜合金电池探针、对照组二的铍铜合金电池探针、对照组三的铍铜合金电池探针和对照组四的铍铜合金电池探针，对照组一的铍铜合金电池探针与实施例三相比没有锆，对照组二的铍铜合金电池探针与实施例三相比没有硝酸银，对照组三的铍铜合金电池探针与实施例三相比没有硝酸锌，对照组四的铍铜合金电池探针与实施例三相比没有无水乙醇，分七组分别测试三个实施例中加工的铍铜合金电池探针以及四个对照组的铍铜合金电池探针，每30个样品为一组，进行测试，测试结果如表一所示：
表一：
Figure BDA0003275179340000051
由表一可知，当新能源汽车用铍铜合金电池探针的原料配比为：0.40％的铍、0.10％的锆、1.80％的镍、0.19％的表面处理剂、杂质总和＜0.05％，其余为铜；所述表面处理剂按照重量百分比计算包括：10.10％的硝酸银、9.90％的硝酸锌、50.10％的无水乙醇、29.90％的去离子水时，可有效加强铍铜合金电池探针的导电性能，可有效提高探针的低温性能，同时保证探针在低温下保持良好的导电性能，进而保证汽车电池供电稳定性；故实施例3为本发明的较佳实施方式，在铍铜合金中添加锆金属，可有效细化铍铜合金的晶粒，进而提高铍铜合金强度；硝酸银和硝酸锌在碱性条件下无水乙醇做还原剂的前提下，形成纳米银颗粒和纳米氧化锌颗粒，然后将纳米银颗粒、纳米氧化锌颗粒和无水乙醇喷涂在铜合金箔表面，然后进行CVD加工处理，在铜合金箔表面形成石墨烯，纳米氧化锌颗粒还原形成纳米锌，纳米银和纳米锌掺杂到石墨烯中，可有效加强石墨烯的导电性能，同时石墨烯与铜合金箔进行结合，将石墨烯嵌入铜合金箔中，可有效加强铜合金箔的导电性能，同时由于石墨烯的嵌入，可有效加强铜合金箔的耐低温性能，进而保证铍铜合金电池探针的耐低温性能和导电性能。
实施例4
在上述优选的技术方案中，本发明提供了一种新能源汽车用铍铜合金电池探针，包括0.40％的铍、0.10％的锆、1.80％的镍、0.19％的表面处理剂、杂质总和＜0.05％，其余为铜；所述表面处理剂按照重量百分比计算包括：10.10％的硝酸银、9.90％的硝酸锌、50.10％的无水乙醇、29.90％的去离子水。
一种新能源汽车用铍铜合金电池探针的加工工艺，具体加工步骤如下：
步骤一：按照上述重量份比，称取铍、锆、镍、铜和表面处理剂原料中的硝酸银、硝酸锌、无水乙醇、去离子水；
步骤二：将步骤一中的铍、锆、镍、铜进行熔炼，浇铸成坯料，再将坯料制成铜合金箔；
步骤三：将步骤一中的硝酸银、硝酸锌、无水乙醇和去离子水进行共混处理，然后调节pH＝10，水浴超声处理15分钟，然后调节酸碱度到中性，得到表面处理剂；
步骤四：将步骤三中制得的表面处理剂喷涂到步骤二中的铜合金箔表面，然后放入到微波等离子CVD设备中；
步骤五：在微波等离子CVD设备中通入氢气，加热到1000℃，保温25分钟，通入甲烷气体反应35分钟，再通入氢气将甲烷气体排出，同时进行降温冷却到室温，得到表面改性铜合金箔；
步骤六：将步骤五中制得的表面改性铜合金箔进行模锻成型，热处理后得到半成品探针，对探针头部进行镀金，得到新能源汽车用铍铜合金电池探针。
在步骤三中，超声处理频率为：23KHz，超声功率为：900W；在步骤五中，氢气通入量为1.5L/min，甲烷气体通入量为320ml/min，在步骤六中，热处理温度为470℃，时间为2小时。
与实施例4不同的是，在步骤三中，超声处理频率为：25KHz，超声功率为：1000W；在步骤五中，氢气通入量为1.9L/min，甲烷气体通入量为360ml/min，在步骤六中，热处理温度为550℃，时间为3小时。
实施例6
与实施例4-5均不同的是，在步骤三中，超声处理频率为：24KHz，超声功率为：950W；在步骤五中，氢气通入量为1.7L/min，甲烷气体通入量为340ml/min，在步骤六中，热处理温度为510℃，时间为2.5小时。
分别取上述实施例4-6所制得的新能源汽车用铍铜合金电池探针与对照组五的铍铜合金电池探针、对照组六的铍铜合金电池探针和对照组七的铍铜合金电池探针进行实验，对照组五的铍铜合金电池探针与实施例六相比没有步骤二中的操作，对照组六的铍铜合金电池探针与实施例六相比没有步骤三中的操作，对照组七的铍铜合金电池探针与实施例六相比没有步骤四中的操作；分六组分别测试三个实施例中加工的铍铜合金电池探针以及三个对照组的铍铜合金电池探针，每30个样品为一组，进行测试，测试结果如表二所示：
表二：
Figure BDA0003275179340000071
由表二可知，在加工新能源汽车用铍铜合金电池探针的过程中，实施例六中的加工工艺为本发明的优选方案，在步骤二中，对铍、锆、镍、铜进行熔炼、制坯、制铜合金箔，便于后续表面处理剂与铜合金箔的接触结合效果，使得表面处理剂对铜合金探针改性处理效果更佳；在步骤三中，将表面处理剂原料进行共混、调节酸碱度、在24KHz超声处理下进行反应，再次调节酸碱度，得到表面处理剂；在步骤四中，将表面处理剂喷涂到铜合金箔表面，然后进行微波CVD加工处理，可在铜合金箔表面制成石墨烯材料，可有效将纳米银、纳米锌与石墨烯进行掺杂复合，同时石墨烯材料嵌入铜合金箔中，可有效加强铜合金箔的耐低温和导电性能；在步骤六中，对表面改性表面改性铜合金箔进行模锻成型，热处理后镀金，得到新能源汽车用铍铜合金电池探针，可有效将表面改性铜合金箔进行二次加工处理，可有效提高铍铜合金电池探针的耐低温性能和导电性能。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种新能源汽车用铍铜合金电池探针的加工工艺，其特征在于：具体加工步骤如下：
步骤一：按照重量份比，称取铍、锆、镍、铜和表面处理剂原料中的硝酸银、硝酸锌、无水乙醇、去离子水，其中铍、锆、镍的重量百分比分别为0.20～0.60％、0.08～0.12％、1.40～2.20％，其余为铜，硝酸银、硝酸锌、无水乙醇的重量百分比分别为9.60～10.60％、9.40～10.40％、49.40～50.80％，其余为去离子水；
步骤二：将步骤一中的铍、锆、镍、铜进行熔炼，浇铸成坯料，再将坯料制成铜合金箔；
步骤三：将步骤一中的硝酸银、硝酸锌、无水乙醇和去离子水进行共混处理，然后调节pH=9～11，水浴超声处理10～20分钟，然后调节酸碱度到中性，得到表面处理剂；
步骤四：将步骤三中制得的表面处理剂喷涂到步骤二中的铜合金箔表面，然后放入到微波等离子CVD设备中；
步骤五：在微波等离子CVD设备中通入氢气，加热到950～1050℃，保温20～30分钟，通入甲烷气体反应30～40分钟，再通入氢气将甲烷气体排出，同时进行降温冷却到室温，得到表面改性铜合金箔；
步骤六：将步骤五中制得的表面改性铜合金箔进行模锻成型，热处理后得到半成品探针，对探针头部进行镀金，得到新能源汽车用铍铜合金电池探针。
2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车用铍铜合金电池探针的加工工艺，其特征在于：在步骤三中，超声处理频率为：23～25KHz，超声功率为：900～1000W；在步骤五中，氢气通入量为1.5～1.9L/min，甲烷气体通入量为320～360ml/min，在步骤六中，热处理温度为470～550℃，时间为2～3小时。
3.根据权利要求2所述的一种新能源汽车用铍铜合金电池探针的加工工艺，其特征在于：在步骤三中，超声处理频率为：23KHz，超声功率为：900W；在步骤五中，氢气通入量为1.5L/min，甲烷气体通入量为320ml/min，在步骤六中，热处理温度为470℃，时间为2小时。
4.根据权利要求2所述的一种新能源汽车用铍铜合金电池探针的加工工艺，其特征在于：在步骤三中，超声处理频率为：25KHz，超声功率为：1000W；在步骤五中，氢气通入量为1.9L/min，甲烷气体通入量为360ml/min，在步骤六中，热处理温度为550℃，时间为3小时。
5.根据权利要求2所述的一种新能源汽车用铍铜合金电池探针的加工工艺，其特征在于：在步骤三中，超声处理频率为：24KHz，超声功率为：950W；在步骤五中，氢气通入量为1.7L/min，甲烷气体通入量为340ml/min，在步骤六中，热处理温度为510℃，时间为2.5小时。
6.一种由权利要求1的加工工艺制得的新能源汽车用铍铜合金电池探针。
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