CN114807673B - 一种用于高强度高导电率线束端子的合金材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于高强度高导电率线束端子的合金材料及其制备方法，涉及合金材料技术领域。本发明在制备用于高强度高导电率线束端子的合金材料时，首先将铜、铅、镍、磷、钛、碳粉混合粉磨得到混合粉体，将混合粉体高温熔融成合金熔浆，将合金熔浆喷雾淬火制得合金粉体，对合金粉体进行碳沉积制得用于高强度高导电率线束端子的合金材料。本发明制备的用于高强度高导电率线束端子的合金材料的氧含量低且易于工业化生产。

Description

一种用于高强度高导电率线束端子的合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及合金材料技术领域，具体为一种用于高强度高导电率线束端子的合金材料及其制备方法。
背景技术
端子是蓄电池与外部导体连接的部件。电工学中，端子多指接线终端，又叫接线端子，种类分单孔，双孔，插口，挂钩等，从材料分，铜镀银，铜镀锌，铜，铝，铁等。它们的作用主要传递电信号或导电用。
端子因为暴露在外，易受损或腐蚀导致性能下降或损坏，随着社会的发展，人们对端子的性能要求越来越高，因此如何在材料上进行性能的提升，是值得研究的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于高强度高导电率线束端子的合金材料及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
一种用于高强度高导电率线束端子的合金材料，其特征在于，按重量份数计，主要包括：90~100份铜、0.4~0.6份铅、0.8~1.2份镍、0.1~0.3份磷、0.2~0.4份钛和0.3~0.5份碳粉。
作为优化，所述用于高强度高导电率线束端子的合金材料在后续处理还用到碳源气体进行碳沉积。
作为优化，所述碳源气体是由丙酮、吡啶和乙炔混合而成。
作为优化，所述用于高强度高导电率线束端子的合金材料的制备方法包括以下制备步骤：
（1）粉磨：将铜、铅、镍、磷、钛、碳粉和无水乙醇按质量比90：0.4：0.8：0.1：0.2：0.3：10~100：0.6：1.2：0.3：0.4：0.5：12混合均匀，在10~30℃环境温度下粉磨至颗粒直径小于0.9mm，得到混合粉体；
（2）熔融：将混合粉体加入熔化炉内，重复抽换气3~5次后输入氮气使炉内气压达到0.3~0.5MPa，依次在80~100℃保温15~20min，600~800℃保温30~40min，1000~1100℃保温40~60min，1200~1300℃保温40~50min，得到合金熔浆；
（3）淬火：将合金熔浆通过喷雾装置喷落在10~30℃纯水中，取出并在氮气氛围中，在400~500℃静置4~6h，制得合金粉体；
（4）碳沉积：将合金粉体平铺在载体上反应室中在氮气氛围中，并对载体施加30~40kHz的超声波，在700~800℃，以800~1000sscm的流速通入碳源气体30~40min，停止通气5~10min后再以相同的流速通入氮气10~20min，冷却至10~30℃取出，在无水乙醇中30~40kHz超声10~15min，过滤并在-10~-1℃，1~10Pa干燥6~8h，制得用于高强度高导电率线束端子的合金材料。
作为优化，步骤（1）所述铜、铅、镍、磷、钛的纯度为99.99%，粒径小于2mm。
作为优化，步骤（2）所述抽换气的方法为：用真空泵对氮化炉进行抽气使氮化炉炉内压力达到5~10Pa，再通入氮气使压力达到0.11~0.13MPa。
作为优化，步骤（4）所述载体为石墨坩埚。
作为优化，步骤（4）所述碳源气体是将丙酮、吡啶和乙炔按质量比1：1：1~1：2：3混合均匀而成。
作为优化，所述用于高强度高导电率线束端子的合金材料用于高强度高导电率线束端子。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
本发明在制备用于高强度高导电率线束端子的合金材料时，首先将铜、铅、镍、磷、钛、碳粉混合粉磨得到混合粉体，将混合粉体高温熔融成合金熔浆，将合金熔浆喷雾淬火制得合金粉体，对合金粉体进行碳沉积制得用于高强度高导电率线束端子的合金材料。
首先，在粉磨过程中加入碳粉，在熔融时能还原合金熔浆中的微量氧，从而提高了用于高强度高导电率线束端子的合金材料的纯度；进行淬火，高温时残存的碳和水反应时，使喷雾后的合金熔浆炸裂成更小合金粉体，避免了合金粉体的氧化，从而提高了用于高强度高导电率线束端子的合金材料的纯度。
其次，本发明过程简单，易于工业化生产，进行碳沉积可进行表面保护，同时沉积得到的碳能润滑，在使用时细小的粉体更易受热熔融，碳能提供热量，易于端子的成型。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对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。
为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明，在以下实施例中制作的用于高强度高导电率线束端子的合金材料的各指标测试方法如下：
纯度：将各实施例所得的用于高强度高导电率线束端子的合金材料与对比例材料取相同质量，利用微量氧分析仪测量并记录氧含量。
实施例1
一种用于高强度高导电率线束端子的合金材料，按重量份数计，主要包括：90份铜、0.4份铅、0.8份镍、0.1份磷、0.2份钛和0.3份碳粉
一种用于高强度高导电率线束端子的合金材料的制备方法，所述用于高强度高导电率线束端子的合金材料的制备工艺主要包括以下制备步骤：
（1）粉磨：将铜、铅、镍、磷、钛、碳粉和无水乙醇按质量比90：0.4：0.8：0.1：0.2：0.3：10混合均匀，在10~30℃环境温度下粉磨至颗粒直径小于0.9mm，得到混合粉体；
（2）熔融：将混合粉体加入熔化炉内，重复抽换气3次后输入氮气使炉内气压达到0.3MPa，依次在80℃保温20min，600℃保温40min，1000℃保温60min，1200~1300℃保温50min，得到合金熔浆；
（3）淬火：将合金熔浆通过喷雾装置喷落在10℃纯水中，取出并在氮气氛围中，在400℃静置6h，制得合金粉体；
（4）碳沉积：将合金粉体平铺在载体上反应室中在氮气氛围中，并对载体施加30kHz的超声波，在700℃，以800sscm的流速通入碳源气体40min，停止通气5min后再以相同的流速通入氮气10min，冷却至10℃取出，在无水乙醇中30kHz超声10min，过滤并在-10~-1℃，1~10Pa干燥6~8h，制得用于高强度高导电率线束端子的合金材料。
实施例2
一种用于高强度高导电率线束端子的合金材料，按重量份数计，主要包括：95份铜、0.5份铅、1份镍、0.2份磷、0.3份钛和0.4份碳粉
一种用于高强度高导电率线束端子的合金材料的制备方法，所述用于高强度高导电率线束端子的合金材料的制备工艺主要包括以下制备步骤：
（1）粉磨：将铜、铅、镍、磷、钛、碳粉和无水乙醇按质量比95：0.5：1：0.2：0.3：0.4：11混合均匀，在20℃环境温度下粉磨至颗粒直径小于0.9mm，得到混合粉体；
（2）熔融：将混合粉体加入熔化炉内，重复抽换气4次后输入氮气使炉内气压达到0.4MPa，依次在90℃保温18min，700℃保温35min，1050℃保温50min，1250℃保温45min，得到合金熔浆；
（3）淬火：将合金熔浆通过喷雾装置喷落在20℃纯水中，取出并在氮气氛围中，在450℃静置5h，制得合金粉体；
（4）碳沉积：将合金粉体平铺在载体上反应室中在氮气氛围中，并对载体施加35kHz的超声波，在750℃，以900sscm的流速通入碳源气体35min，停止通气8min后再以相同的流速通入氮气15min，冷却至20℃取出，在无水乙醇中35kHz超声12min，过滤并在-5℃，5Pa干燥7h，制得用于高强度高导电率线束端子的合金材料。
实施例3
一种用于高强度高导电率线束端子的合金材料，按重量份数计，主要包括：100份铜、0.6份铅、1.2份镍、0.3份磷、0.4份钛和0.5份碳粉
一种用于高强度高导电率线束端子的合金材料的制备方法，所述用于高强度高导电率线束端子的合金材料的制备工艺主要包括以下制备步骤：
（1）粉磨：将铜、铅、镍、磷、钛、碳粉和无水乙醇按质量比100：0.6：1.2：0.3：0.4：0.5：12混合均匀，在30℃环境温度下粉磨至颗粒直径小于0.9mm，得到混合粉体；
（2）熔融：将混合粉体加入熔化炉内，重复抽换气5次后输入氮气使炉内气压达到0.5MPa，依次在100℃保温15min，800℃保温30min，1100℃保温40min，1300℃保温40min，得到合金熔浆；
（3）淬火：将合金熔浆通过喷雾装置喷落在30℃纯水中，取出并在氮气氛围中，在400℃静置6h，制得合金粉体；
（4）碳沉积：将合金粉体平铺在载体上反应室中在氮气氛围中，并对载体施加30kHz的超声波，在700℃，以800sscm的流速通入碳源气体30min，停止通气5min后再以相同的流速通入氮气15min，冷却至20℃取出，在无水乙醇中35kHz超声12min，过滤并在-5℃，5Pa干燥7h，制得用于高强度高导电率线束端子的合金材料。
对比例1
一种用于高强度高导电率线束端子的合金材料，按重量份数计，主要包括：95份铜、0.5份铅、1份镍、0.2份磷、0.3份钛和0.4份碳粉
一种用于高强度高导电率线束端子的合金材料的制备方法，所述用于高强度高导电率线束端子的合金材料的制备工艺主要包括以下制备步骤：
（1）粉磨：将铜、铅、镍、磷、钛和无水乙醇按质量比95：0.5：1：0.2：0.3：11混合均匀，在20℃环境温度下粉磨至颗粒直径小于0.9mm，得到混合粉体；
（2）熔融：将混合粉体加入熔化炉内，重复抽换气4次后输入氮气使炉内气压达到0.4MPa，依次在90℃保温18min，700℃保温35min，1050℃保温50min，1250℃保温45min，得到合金熔浆；
（3）淬火：将合金熔浆通过喷雾装置喷落在20℃纯水中，取出并在氮气氛围中，在450℃静置5h，制得合金粉体；
（4）碳沉积：将合金粉体平铺在载体上反应室中在氮气氛围中，并对载体施加35kHz的超声波，在750℃，以900sscm的流速通入碳源气体35min，停止通气8min后再以相同的流速通入氮气15min，冷却至20℃取出，在无水乙醇中35kHz超声12min，过滤并在-5℃，5Pa干燥7h，制得用于高强度高导电率线束端子的合金材料。
对比例2
一种用于高强度高导电率线束端子的合金材料，按重量份数计，主要包括：95份铜、0.5份铅、1份镍、0.2份磷、0.3份钛和0.4份碳粉
一种用于高强度高导电率线束端子的合金材料的制备方法，所述用于高强度高导电率线束端子的合金材料的制备工艺主要包括以下制备步骤：
（1）粉磨：将铜、铅、镍、磷、钛、碳粉和无水乙醇按质量比95：0.5：1：0.2：0.3：0.4：11混合均匀，在20℃环境温度下粉磨至颗粒直径小于0.9mm，得到混合粉体；
（2）熔融：将混合粉体加入熔化炉内，重复抽换气4次后输入氮气使炉内气压达到0.4MPa，依次在90℃保温18min，700℃保温35min，1050℃保温50min，1250℃保温45min，得到合金熔浆；
（3）二次粉磨：将合金熔浆冷却成固态后粉磨至颗粒直径小于0.4mm，得到合金粉体；
（4）碳沉积：将合金粉体平铺在载体上反应室中在氮气氛围中，并对载体施加35kHz的超声波，在750℃，以900sscm的流速通入碳源气体35min，停止通气8min后再以相同的流速通入氮气15min，冷却至20℃取出，在无水乙醇中35kHz超声12min，过滤并在-5℃，5Pa干燥7h，制得用于高强度高导电率线束端子的合金材料。
效果例
下表1给出了采用本发明实施例1至3与对比例1至2的用于高强度高导电率线束端子的合金材料的纯度的分析结果。
表1
含氧量 含氧量
实施例1 0.15% 对比例1 0.78%
实施例2 0.13% 对比例2 0.54%
实施例3 0.13%
从表1中实施例1~3和对比例1~2的实验数据比较可发现，本发明制得的用于高强度高导电率线束端子的合金材料具有较高的纯度。
从表1中实施例1、2、3和对比列1的实验数据比较可发现，实施例1、2、3对比对比例1的含氧量低，说明了在粉磨过程中加入碳粉，在熔融时能还原合金熔浆中的微量氧，从而提高了用于高强度高导电率线束端子的合金材料的纯度；从实施例1、2、3和对比例2实验数据比较可发现，实施例1、2、3对比对比例2的氧量低，说明了进行淬火，高温时残存的碳和水反应时，使喷雾后的合金熔浆炸裂成更小合金粉体，避免了合金粉体的氧化从而提高了用于高强度高导电率线束端子的合金材料的纯度。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (6)

1.一种用于高强度高导电率线束端子的合金材料的制备方法，其特征在于，所述用于高强度高导电率线束端子的合金材料的制备方法包括以下制备步骤：
(1)粉磨：将铜、铅、镍、磷、钛、碳粉和无水乙醇按质量比90：0.4：0.8：0.1：0.2：0.3：10～100：0.6：1.2：0.3：0.4：0.5：12混合均匀，在10～30℃环境温度下粉磨至颗粒直径小于0.9mm，得到混合粉体；
(2)熔融：将混合粉体加入熔化炉内，重复抽换气3～5次后输入氮气使炉内气压达到0.3～0.5MPa，依次在80～100℃保温15～20min，600～800℃保温30～40min，1000～1100℃保温40～60min，1200～1300℃保温40～50min，得到合金熔浆；
(3)淬火：将合金熔浆通过喷雾装置喷落在10～30℃纯水中，取出并在氮气氛围中，在400～500℃静置4～6h，制得合金粉体；
(4)碳沉积：将合金粉体平铺在载体上反应室中在氮气氛围中，并对载体施加30～40kHz的超声波，在700～800℃，以800～1000sscm的流速通入碳源气体30～40min，停止通气5～10min后再以相同的流速通入氮气10～20min，冷却至10～30℃取出，在无水乙醇中30～40kHz超声10～15min，过滤并在-10～-1℃，1～10Pa干燥6～8h，制得用于高强度高导电率线束端子的合金材料。
2.根据权利要求1所述的一种用于高强度高导电率线束端子的合金材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述铜、铅、镍、磷、钛的纯度为99.99％，粒径小于2mm。
3.根据权利要求1所述的一种用于高强度高导电率线束端子的合金材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述抽换气的方法为：用真空泵对氮化炉进行抽气使氮化炉炉内压力达到5～10Pa，再通入氮气使压力达到0.11～0.13MPa。
4.根据权利要求1所述的一种用于高强度高导电率线束端子的合金材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述载体为石墨坩埚。
5.根据权利要求1所述的一种用于高强度高导电率线束端子的合金材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述碳源气体是将丙酮、吡啶和乙炔按质量比1：1：1～1：2：3混合均匀而成。
6.根据权利要求1所述的一种用于高强度高导电率线束端子的合金材料的制备方法，其特征在于，所述用于高强度高导电率线束端子的合金材料用于高强度高导电率线束端子。
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