CN115579653A - 一种新型铜铝复合端子 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型铜铝复合端子，所述铜铝复合端子电连接铝线缆和用电装置并起到导通电流的作用，所述铜铝复合端子包括相互连接的连接部和功能部，所述功能部的材质为铝包铜复合材料，所述铝包铜复合材料为内部的铜层和外层包覆的铝层；所述连接部与所述铝线缆的导电部分连接，所述功能部的至少部分铜层与所述用电装置连接。此结构的设计，能够起到减轻重量，节省成本的作用。

Description

一种新型铜铝复合端子

技术领域

本发明涉及电连接装置技术领域，更具体地，涉及一种新型铜铝复合端子。

背景技术

随着电连接端子的使用量越来越大，纯铜端子或铜铝端子成为了常采用的一种连接线端子。在传统的电气连接技术领域，接线端子和线缆导体的材质均为铜或铜合金，一方面，铜的开采保有量使得铜的价格持续上升并最终导致线缆成本的增加，另一方面，铜自身质量大也限制了线缆轻量化的实现。

为此，人们采用铝、铝合金等相对存储量大且相对质量比较轻的导电性材料作为线缆导体材料以实现线缆的轻量化。但是，由于铜铝之间的电极电位差较大，当铜端子与铝线缆的导体直接连接后，在空气和水的作用下，铜铝之间会产生电化学腐蚀，铝线缆导体易受腐蚀而导致铜铝连接区域的接触电阻增大，进而在电气连接中产生严重的后果，例如电气接头功能失效、火灾等。

为了提高导线间导电率稳定性的需要，因此导致所使用的接线端子均为与导线材质相近的铝合金材质，虽然可以一定程度满足使用需要，但铝合金材料的结构强度相对较差、耐高温、耐腐蚀性能相对较差，抗过载能力相对不足，再加上接线端子的结构差异较大，造成接线端子内电流分布差异性较大，因此导致当前所使用的铝合金接线端子的导电性能和使用稳定性可靠性均相对较差，严重影响了电力线路连接的可靠性和稳定性。因此针对当前这一现状，迫切开发一种全新的铜铝复合端子以满足实际使用的需要

发明内容

本发明提供了一种新型铜铝复合端子，所述铜铝复合端子电连接铝线缆和用电装置并起到导通电流的作用，所述铜铝复合端子包括相互连接的连接部和功能部，所述功能部的材质为铝包铜复合材料，所述铝包铜复合材料为内部的铜层和外层包覆的铝层；所述连接部与所述铝线缆的导电部分连接，所述功能部的至少部分铜层与所述用电装置连接。

优选地，在所述功能部的至少部分表面上设置有镀层，所述镀层厚度为0.05μm～1000μm，

优选地，所述镀层的材质中含有锌、镍、铜、锡、金、银、镉、锰、锆、钴、钛、铬、锡铅合金、银锑合金、钯、钯镍合金、石墨银、石墨烯银和银金锆合金中的一种或多种。

优选地，所述镀层包括底层和表层，所述底层厚度为0.01μm～100μm，所述表层厚度为0.03μm～900μm。

优选地，所述铝包铜复合材料中所述铝层的厚度，占所述铜层厚度的 0.1％-100％。

优选地，所述连接部和所述功能部为所述铝包铜复合材料一体成型。

优选地，所述连接部和所述功能部为分体结构，所述连接部材质为铝，所述功能部的铝层与所述连接部连接。

优选地，所述连接部和所述功能部对接连接，所述连接部和所述功能部之间设置焊缝。

优选地，所述连接部的至少部分与所述功能部的至少部分重叠焊接。

优选地，所述功能部与所述连接部重叠部分的面积，占所述连接部上与所述功能部连接面的重叠面积的5％-100％。

优选地，所述连接部和所述功能部一者上设置凹槽，另一者上设置凸起，所述凹槽与所述凸起匹配安装。

优选地，所述凹槽与所述凸起采用焊接或采用导电胶粘接的方式连接。

优选地，所述功能部横截面形状为平板形，所述平板形上设置贯通的通孔或螺纹孔。

优选地，所述功能部横截面形状为筒形，所述至少部分铜层层位于所述筒形的内部，所述筒形在纵向方向上设置至少一个切槽。

优选地，所述连接部为平板结构或筒状结构或U型开口结构或V型开口结构。

优选地，所述连接部与所述铝线缆的导电部分采用压接或焊接或粘接或铆接的方式连接。

优选地，所述铜层和所述铝层之间设置有铜铝过渡层。

优选地，所述铜铝过渡层中包含不少于8.5wt％的铜铝固溶体。

优选地，所述铜铝过渡层中包含不多于45.5％的铜铝化合物。

本发明具有以下技术效果：

铜铝复合端子包括连接部和功能部两部分，连接部与铝线缆连接，功能部与用电装置连接。目前常见的一体制作成型的端子一般采用铜质材料，在与铝线缆之间连接时，直接采用机械压接或焊接方式，比较容易产生电化学腐蚀的问题。此结构的设计，连接部的外周部分或者全部采用铝或铝合金材质，不仅能够有效的减少一体制作的铜端子的成本，减轻重量，同时能避免连接部和铝线缆之间的电化学腐蚀的问题，降低了异形材料焊接的难度，使得铜铝复合端子在使用的过程中不易断裂，增加了使用的安全性能，显著提高使用寿命。

功能部与用电装置连接时，用电装置一般为铜材质，功能部中的铜层能保证用电装置与功能部连接时，铜层能够与用电装置充分电连接，满足铜端子的性能的同时，降低了产品的成本压力。

连接部和功能部之间设置卡接结构，一方面增加了连接部和功能部之间的接触面积，降低电阻，增加导通效果，另一方面卡接结构也增加了连接部和功能部之间的结合力，使铜铝复合端子的强度更高，从而增加了铜铝复合端子的电学性能和机械性能。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明铜铝复合端子一实施方式的结构示意图；

图2为本发明铜铝复合端子图1的主视图；

图3为图2中A-A的剖面图；

图4为图2中A-A的另一种实施方式的剖面图；

图5本发明铜铝复合端子另一实施方式的结构示意图；

图6为本发明铜铝复合端子图4的主视图；

图7为图6中B-B的剖面图；

图8为本发明图6中铜铝复合端子的连接部结构示意图；

图9为本发明图6中铜铝复合端子的功能部结构示意图；

图10为本发明铜铝复合端子又一实施方式结构示意图。

图中标示如下：

1、连接部；2、功能部；3、凹槽；4、凸起；5、通孔；6、切槽；21、铜层；22、铝层。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

一种新型铜铝复合端子，如图1-图10所示，所述铜铝复合端子电连接铝线缆和用电装置并起到导通电流的作用，所述铜铝复合端子包括相互连接的连接部1和功能部2，所述功能部2的材质为铝包铜复合材料，所述铝包铜复合材料包括内部的铜层21和外层包覆的铝层22；所述连接部1 与所述铝线缆的导电部分连接，所述功能部2的至少部分铜层21与所述用电装置连接。

一种实施方式中，如图3所示，功能部2由设置在内部的铜层21和包覆在铜层21外部的铝层22构成，连接部1为铝或铝合金材质，连接部1 和功能部2可以焊接连接也可以用导电胶粘接。连接部1与铝线缆连接，功能部的部分去除铝层22后，露出铜层21，功能部2的铜层21与用电装置连接。

另一种实施方式中，如图7所示，功能部2由设置在内部的铜层21和至少部分铜层21的外周包覆铝层22构成，连接部1为铝或铝合金材质，连接部1和功能部2可以卡接连接、可以焊接连接也可以用导电胶粘接。连接部1与铝线缆连接，功能部2通过铜层21与用电装置连接。

另一种实施方式中，如图4所示，功能部2的结构为设置在内部的铜层21和包覆在铜层21外部的铝层22，连接部1的结构也可以为设置在内部的铜层21和包覆在铜层21外部的铝层22，连接部1和功能部2一体成型设置，即铜层21沿端子的长度方向贯穿在端子的内部，铜层21的外部包覆铝层22。连接部1与铝线缆连接，功能部的部分去除铝层22后，露出铜层21，功能部2的铜层21与用电装置连接。

铜铝复合端子包括连接部1和功能部2两部分，连接部1与铝线缆连接，功能部2与用电装置连接，目前常见的端子为铜质材料一体制作成型，在与铝线缆之间连接时，使用直接机械压接或焊接方式，所以容易产生电化学腐蚀的问题。此结构的设计，连接部1的外周部分或者全部采用铝或铝合金材质，能够有效的减少制作成本，减轻重量，同时能够避免连接部1和铝线缆之间的电化学腐蚀的问题，降低了异形材料焊接的难度，使得铜铝复合端子在使用的过程中不易断裂，增加了使用的安全性能，显著提高使用寿命。

功能部2与用电装置连接时，用电装置一般为铜材质，功能部中的铜层22能保证用电装置与功能部2连接时，铜层21能够与用电装置充分电连接，满足铜端子的性能的同时，降低了产品的成本压力。

在一实施方式中，在所述功能部2的至少部分表面上设置有镀层，所述镀层厚度为0.05μm～1000μm，

为了测试不同厚度对电压降的影响，发明人采用相同材质和结构的铜铝复合端子，分别在功能部2的表面上设置不同厚度的镀层，然后测试铜铝复合端子两端的电压降。在本实施例中，电压降大于4mV为不合格。

表1：不同镀层厚度对电压降(mV)的影响：

从以上表数据可以看出，当镀层厚度大于1000μm和小于0.05μm的时候，铜铝复合端子两端的电压降大于4mV，镀层小于0.05μm时，镀层太薄不符合要求值，因此，发明人选用镀层的厚度为0.05μm到1000μm。

在一实施方式中，所述镀层的材质中含有锌、镍、铜、锡、金、银、镉、锰、锆、钴、钛、铬、锡铅合金、银锑合金、钯、钯镍合金、石墨银、石墨烯银和银金锆合金中的一种或多种。

发明人使用相同规格、材质，采用不同材质的铜铝复合端子，功能部 2镀不同的材质，做一系列耐腐蚀性时间测试，实验结果如表2所示。

表2中的耐腐蚀性时间测试，是将样件放入到盐雾喷淋试验箱内，对功能部2表面各个位置喷淋盐雾，每隔20小时取出清洗观察表面腐蚀情况，即为一个周期，直到样件功能部2表面腐蚀面积大于功能部2总面积的10％的时候，停止测试，并记录当时的周期数。在本实施例中，周期数小于80 次认为不合格。

表2：不同镀层对功能部2表面的耐腐蚀性的影响

从表2可以看出，当镀层材质含有常用的金属锡、镍、锌时，实验的结果不如其他选用的金属，选用其他金属的实验结果，超过标准值较多，性能比较稳定。因此，发明人选择镀层的材质含有镍、镉、锰、锆、钴、锡、钛、铬、铜、金、银、锌、锡铅合金、银锑合金、钯、钯镍合金、石墨银、石墨烯银、硬银和银金锆合金中的一种或多种。而更优选的方式是选择镀层材质含有(或为)镉、锰、锆、钴、钛、铬、铜、金、银、锡铅合金、银锑合金、钯、钯镍合金、石墨银、石墨烯银、硬银和银金锆合金的一种或几种。

在一实施方式中，所述镀层包括底层和表层，所述底层厚度为0.01μ m～100μm，所述表层厚度为0.03μm～900μm。

在一些实施例中，镀层采用多层镀的方法，铜铝复合端子在加工后，在端子表面微观界面下，还是存在很多缝隙和孔洞，这些缝隙和孔洞是端子在使用过程中磨损和腐蚀的最大原因，因此需要在所述功能部2的表面，先镀一层底层，填补表面的缝隙和孔洞，使所述功能部2表面平整无孔洞，然后再镀表层镀层，就会结合更加牢固，也会更加平整，镀层表面无缝隙和孔洞，使端子的耐磨性能、抗腐蚀性能、电学性能更优，极大的延长端子的使用寿命。

所述底层材质为金、银、镍、锡、锡铅合金和锌中的一种或多种；所述表层材质为金、银、银锑合金、钯、钯镍合金、石墨银、石墨烯银和银金锆合金中的一种或多种。

在一些实施例中，所述底层厚度为0.01μm-100μm。在一些实施例中，所述表层厚度为0.03μm-900μm。

为了论证底层镀层厚度变化对端子整体性能的影响，发明人在铜铝复合端子样件的功能部2的位置，使用相同规格、材质，采用不同镀镍底层厚度，相同的镀银表层厚度的端子样件，以附图3中的端子结构制作端子样件，利用同种规格的铜铝复合端子做一系列温升和耐腐蚀性时间测试，实验结果如下表3所示。

下表3中的温升测试是将铜铝复合端子样件通相同的电流，在封闭的环境下检测通电前和温度稳定后的端子相同位置的温度，并做差取绝对值。在本实施例中，温升大于50K认为不合格。

下表3中的耐腐蚀性时间测试，是将铜铝复合端子样件放入到盐雾喷淋试验箱内，对端子功能部2的各个位置喷淋盐雾，每隔20小时取出清洗观察表面腐蚀情况，即为一个周期，直到功能部2表面腐蚀面积大于功能部2总面积的10％的时候，停止测试，并记录当时的周期数。在本实施例中，周期数小于80次认为不合格。

表3：不同底层镀层厚度对端子温升和耐腐蚀性的影响

从上表3可以看出，当底层镀镍层厚度小于0.01μm时，端子的温升虽然合格，但是由于镀层太薄，端子功能部的耐腐蚀性周期数小于80，不符合端子的性能要求。当底层镀镍层厚度大于100μm时，由于底层镀层较厚，端子产生的热量散发不出来，使端子的温升不合格，而且镀层较厚反而容易从端子表面脱落，造成耐腐蚀性周期数下降。因此，发明人选择底层镀层厚度为0.01μm-100μm。优选的，发明人发现底层镀层厚度为0.1μm-90μm 时，端子的温升及耐腐蚀性的综合效果更好。

同样，为了论证表层镀层厚度变化对端子整体性能的影响，发明人在端子样件的功能部2的位置，使用相同规格、材质，采用相同镀镍底层厚度，不同的镀银表层厚度的端子样件，做一系列温升和耐腐蚀性时间测试，实验结果如下表4所示。

实验方法与上述实验方法相同。

表4：不同表层镀层厚度对温升和耐腐蚀性的影响

从上表4可以看出，当表层镀银层厚度小于0.03μm时，端子的温升虽然合格，但是由于镀层太薄，端子的耐腐蚀性周期数小于80，不符合端子的性能要求。对接插件的整体性能和寿命都有很大的影响，严重时造成产品寿命骤减甚至失效燃烧事故。当表层镀银层厚度大于900μm时，由于底层镀层较厚，端子产生的热量散发不出来，使端子的温升不合格，而且镀层较厚反而容易从端子表面脱落，造成耐腐蚀性周期数下降。并且，由于表层镀层金属较贵，因此使用较厚的镀层，性能没有上升，不存在使用价值。因此，发明人选择表层镀银层厚度为0.03μm-900μm。

在一实施方式中，所述铝包铜复合材料中所述铝层22的厚度，占所述铜层21厚度的0.1％-100％。

具体以功能部2为例，为了验证铜层21的厚度，占所述铝层22厚度的比值对电压降和抗拉强度的影响，以附图3中的铜铝复合端子结构制作端子样件，发明人选用了相同截面积规格，不同厚度比的17组铜铝复合端子样件，对铜铝复合端子的电压降和抗拉强度进行测试，测试结果如表5 所示。

在本实施例中，铜铝复合端子两端的电压降大于4mV为不合格。

铜铝复合端子抗拉强度测试方法：使用万能拉力测试机，将铜铝复合端子的样件，两端分别固定在万能拉力测试机的拉伸夹具上，并以 50mm/min的速度进行拉伸，记录最终样件拉断时的拉力值，在本实施例中，拉力值大于1600N为合格值。

表5：铜层21的厚度，占所述铝层22厚度的比值对电压降(mV)和抗拉强度(N)的影响：

从上表数据可以看出，当铜层的厚度，占所述铝层厚度的比值小于0.1 时，抗拉强度小于1600N，为不合格。当铜层21的厚度，占所述铝层22 厚度的比值大于100时，电压降大于4mV，为不合格；所以发明人将铜层 21的厚度，占所述铝层22厚度的比值设定在0.1％-100％之间。

在一实施方式中，所述连接部1和所述功能部2为所述铝包铜复合材料一体成型。

如图1-图4所示，一体成型设置节省人工成本，加工方便，铜铝复合端子的性能更加稳定。

如图5-图9所示，在一实施方式中，所述连接部1和所述功能部2为分体结构，所述连接部1的材质为铝，所述功能部2的铝层22与所述连接部1连接。

功能部2中的铝层22与连接部1连接，如图5-9所示，连接部1的材质为铝或铝合金，从而使得功能部2与连接部1之间的连接更加牢固，降低了异形材料焊接的难度和电化学腐蚀，使得铜铝复合端子在使用的过程中不易断裂，增加了使用的安全性能，连接部1和功能部2分体结构，在连接过程中，根据布线和出线的方向，连接部1和功能部2的连接，可以根据与铝线缆和用电装置的方向进行调整，使用方便，具体的，以端子的延伸方向为基准，功能部2和连接部1的延伸方向在平面的投影的夹角可以为90度。

在一实施方式中，所述连接部1和所述功能部2对接连接，所述连接部1和所述功能部2之间设置焊缝。

具体的，焊缝在图中示出，关于连接部1和所述功能部2的连接方式，主要采用激光焊接和搅拌摩擦焊进行焊接。

激光焊接方式，是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。

搅拌摩擦焊是指利用高速旋转的焊具与工件摩擦产生的热量使被焊材料局部熔化，当焊具沿着焊接界面向前移动时，被塑性化的材料在焊具的转动摩擦力作用下由焊具的前部流向后部，并在焊具的挤压下形成致密的固相焊缝。

铜原子和铝原子在压力的作用下，相互渗透并形成牢固的金属键，形成焊缝，即避免铜铝之间发生电化学腐蚀，也提高了铜铝连接的电学性能和力学性能，使铜铝复合端子的机械性能和电学性能显著提高。

在一实施方式中，如图5-图7所示，所述连接部1的至少部分与所述功能部2的至少部分重叠焊接。

在一实施方式中，所述功能部2与所述连接部1重叠部分的面积，占所述连接部1上与所述功能部2连接面的面积的5％-100％。

连接部1与功能部2优选的采用焊接连接，焊接面积根据实际需要设置。功能部2和连接部1的连接重叠面积，随着时间的推移，连接部1和功能部2之间导致电阻增加，电压降增大，力学性能减低，降低连接接头的使用寿命。

为了验证功能部2与所述连接部1重叠部分的面积，占所述连接部1 上与所述功能部2连接面的面积的百分比对电压降(mV)和拉拔力(N) 的影响。

发明人采用采用120套相同材质和结构的功能部2与连接部1，分为12组，每组10套，使用相同的焊接机及工装，在相同的功能部2与连接部1连接面的区域面积上，焊接不同的焊接区域面积，对比不同的焊接面积占所述的功能部2和连接部1相重叠区域面积的比例对电学和力学性能的影响进行测定。

从下表6数据可以看出，焊接面积占所述的功能部2和连接部1相重叠区域面积的比例越大，相应的焊接接头的电压降性能和拉拔力性能越好，当比例小于5％的时候，接头的电学性能和力学性能明显下降，因此，所述接头的焊接区域面积至少为所述的功能部2和连接部1相重叠区域面积的 5％；所以发明人设定所述功能部2与所述连接部1重叠部分的面积，占所述连接部1上与所述功能部2连接面的面积的5％-100％。

表6不同的焊接面积对电压降(mV)和拉拔力(N)的影响

编号	面积比例	电压降(mV)	拉拔力(N)
				1	100％	3.1	2148.3
2	90％	3.1	2014.6
				3	80％	3.2	1978.5
4	70％	3.2	1952.6
				5	60％	3.3	1916.7
6	50％	3.4	1904.9
				7	40％	3.5	1894.2
8	30％	3.6	1861.8
				9	20％	3.7	1849.2
10	10％	3.7	1827.5
				11	5％	3.8	1817.4
12	<5％	4.2	1626.6

如图8和图9所示，所述连接部1和所述功能部2的其中一者上设置凹槽3，另一者设置凸起4，所述凹槽3与所述凸起4匹配安装。

具体的，连接部1上设置凹槽3，功能部2设置凸起4，或者，连接部上设置凸起4，功能部上设置凹槽3。连接部1和功能部2卡接连接，增大接触面积，节省材料，的同时还能够保证连接部1和功能部2连接的稳定性，提高连接强度。

连接部1和功能部2之间设置凹槽4与凸起5相互卡接的卡接结构，一方面增加了连接部1和功能部2之间的接触面积，降低电阻，增加导通效果，另一方面卡接结构也增加了连接部1和功能部2之间的结合力，使铜铝复合端子的强度更高，从而增加了铜铝复合端子的电学性能和机械性能。

所述凹槽3与所述凸起4采用焊接或采用导电胶粘接的方式连接。

更具体的，凹槽3和凸起4采用焊接或导电胶粘接，能够保证连接的更加稳定，提高连接强度。

如图1-图7所示，所述功能部2的形状为平板形，所述平板形上设置贯通的通孔5或螺纹孔。

功能部2设置通孔5可以与用电装置过盈配合连接，通过螺纹孔与所述用电装置螺接。

如图10所示，所述功能部2横截面形状为筒形，所述至少部分铜层 21位于所述筒形的内部，所述筒形在纵向方向上设置至少一个切槽6。

功能部2为筒形结构，与之对配的用电装置可以是柱状，与功能部2 进行对插，实现电连接。功能部2在纵向方向设置至少一个切槽6后，功能部2就能够带有胀缩性，当与用电装置对插时，功能部2不仅能够适应对用电装置的加工误差，使本发明的功能部2与用电装置的结合力更大，保证更多的接触面积，实现更好的电学性能和力学性能，不仅可以达到有效接触连接，还可以有效地降低由于接插件结构不良而造成人员电击伤亡及设备损坏的隐患。

所述连接部1为平板结构或筒状结构或U型开口结构或V型开口结构。

如图1所示连接部1为平板结构。如图5所示，连接部1的横截面为 U型。

所述连接部1与所述铝线缆的导电部分采用压接或焊接或粘接的方式连接。

连接部1为了适应与铝线缆的连接，可以根据实际需求采用不同的连接方式连接所述铝线缆，而且还优化了电气产品工艺结构，减少加工时间，降低了生产运行成本。

如图1所示，所述连接部1为平板状结构时，其一般采用焊接或者采用导电胶的方式连接所述铝线缆，由于所述连接部1与所述铝线缆的连接区域的体积较小，适用于安装空间较小的情形。

或者，如图5所示，所述连接部1的截面形状为U形或V形开口状结构，一般采用卷曲压接的方式连接所述铝线缆，即所述连接部1的U形或 V形两边卷曲翻转对接压入到所述铝线缆的导芯中，由于所述连接部1压接铝线缆比较紧密，其与所述铝线缆的接触面积大，导电性较好，力学性能高。

或者，如图10所示，所述连接部1为筒状结构，其是将铝线缆插入筒状的连接部1中，然后采用压接或焊接或者涂导电胶的方式将铝线缆和连接部1连接在一起，连接稳固，接触面积大，电气接头的导电性能和力学性能较好，而且是封闭结构，不会因安装环境的恶劣造成连接部1开裂或破损，大大降低了连接部1与铝线缆松脱的几率，提高了连接的可靠度以及使用寿命。

在一实施方式中，所述铜层21和所述铝层22之间设置有铜铝过渡层。

铜铝过渡层设置在铜层21和铝层22的连接面，铜原子和铝原子在热量和压力的作用下，相互渗透或相互结合形成铜铝过渡层，既避免铜铝之间发生电化学腐蚀，也提高了铜铝连接的电学性能和力学性能，使铜铝复合端子的机械性能和电学性能显著提高。

在本发明中所述的金属原子互相渗透或金属原子相互结合的过渡层是指在所述连接件与铜端子摩擦或通电流或电弧产生能量，再通过焊接设备对铜层21和铝层22施加相互挤压的压力，在焊接界面由于铜铝原子在能量的作用下铜铝原子相互渗透溶入彼此的晶格中，产生铜铝固溶体；另外还可能会有少量的铜原子和铝原子之间通过金属键相结合，产生铜铝化合物。

需要说明的是，所述铜铝过渡层中至少包含了铜单质、铝单质、铜铝固溶体与铜铝化合物。铜铝化合物为Cu₂Al，Cu₃Al₂，CuAl，CuAl₂中的一种或多种。

在一实施方式中，所述铜铝过渡层中包含不少于8.5wt％的铜铝固溶体。

以功能部2为例，即功能部2中铜铝过渡层包含铜铝固溶体部少于 8.5wt％。当所述的铜铝过渡层包含铜铝固溶体少于8.5wt％时，则所述铜铝过渡层内其他成分大于91.5wt％。所述铜铝过渡层中铜单质、铝单质比例大，代表铜铝焊接并不充分，铜铝单质没有融合为铜铝固溶体。所述铜铝过渡层中铜铝化合物比例大，铜铝化合物的导电性非常差，且铜铝化合物脆性较大，含量多的时候会降低铜铝复合端子的机械性能和电气性能。因此本发明所述的铜铝过渡层至少包含8.5wt％的铜铝固溶体。

为了论证功能部2不同铜铝固溶体在所述铜铝过渡层中的占比对铜铝复合端子的拉拔力和电压降的影响，考察了不同铜铝固溶体在所述铜铝过渡层中的占比的铜铝复合端子的拉拔力值、电压降值和焊接强度，结果参见表7。

表7铜铝固溶体在所述过渡层中的占比对铜铝复合端子拉拔力和电压降的影响

从上表可以看出，当所述功能部2中的铜铝过渡层包含的铜铝固溶体小于8.5wt％时，铜铝复合端子的拉拔力明显降低，铜铝复合端子的电压降明显上升，无法满足铜铝复合端子的力学性能和电气性能要求。随着所述过渡层包含的铜铝固溶体占比逐渐增多，铜铝复合端子的力学性能和电气性能逐渐增强，因此所述的过渡层包含不少于8.5wt％的铜铝固溶体。

在一实施方式中，所述铜铝过渡层中包含不多于45.5％的铜铝化合物。

以功能部为例，铜铝过渡层中包含不多于45.5％的铜铝化合物。由于铜铝化合物的总重量占比是影响铜层21与铝层22连接性、导电性的重要因素。由于铜铝化合物脆性大，电阻率高，在本发明的研究中发现铜铝化合物周围容易产生应力集中导致裂纹产生，从而降低铜铝复合端子的机械强度和电气性能，在大量的测试中发现，铜铝化合物在铜铝过渡层中总重量占比越大，内部应力越集中，当铜铝混合物中铜铝化合物的总重量占比低于一个临界值，铜铝复合端子的机械强度和电气性能满足性能要求，但是当铜铝混合物中铜铝化合物的总重量占比高于这个临界值时，性能急剧下降，铜铝复合端子的机械强度和电气性能已经不能满足要求。在本发明中，应控制所述铜铝过渡层中铜铝化合物的总重量占比不超过45.5％。

表8铜铝过渡层中铜铝化合物的总重量占比对铜铝复合端子的剥离力和电压降的影响

从上表可以看出，当功能部铜铝过渡层中的铜铝化合物的总重量占比从1％逐步增加时，由于铜铝化合物的脆性大，电阻率高，因此铝层22从铜层21上剥离力会逐步减小，铜铝复合端子的电压降会逐步增大。经过大量实验发现，当铜铝过渡层中的铜铝化合物的总重量占比在45.5％时，铜铝复合端子初始的机械性能和电气性能都能满足要求，当铝混合物层中的铜铝化合物的总重量占比增加时，铜铝复合端子机械性能和电气性能都达不到标准要求值，并且性能会越来越低，因此，发明人设定铜铝过渡层中的铜铝化合物的总重量占比不超过45.5％。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (19)

1.一种新型铜铝复合端子，所述铜铝复合端子电连接铝线缆和用电装置并起到导通电流的作用，其特征在于，所述铜铝复合端子包括相互连接的连接部和功能部，所述功能部的材质为铝包铜复合材料，所述铝包铜复合材料为内部的铜层和外层包覆的铝层；所述连接部与所述铝线缆的导电部分连接，所述功能部的至少部分铜层与所述用电装置连接。

2.根据权利要求1所述的铜铝复合端子，其特征在于，在所述功能部的至少部分表面上设置有镀层，所述镀层厚度为0.05μm～1000μm。

3.根据权利要求2所述的铜铝复合端子，其特征在于，所述镀层的材质中含有锌、镍、铜、锡、金、银、镉、锰、锆、钴、钛、铬、锡铅合金、银锑合金、钯、钯镍合金、石墨银、石墨烯银和银金锆合金中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的铜铝复合端子，其特征在于，所述镀层包括底层和表层，所述底层厚度为0.01μm～100μm，所述表层厚度为0.03μm～900μm。

5.根据权利要求1所述的铜铝复合端子，其特征在于，所述铝包铜复合材料中所述铝层的厚度，占所述铜层厚度的0.1％-100％。

6.根据权利要求1所述的铜铝复合端子，其特征在于，所述连接部和所述功能部为所述铝包铜复合材料一体成型。

7.根据权利要求1所述的铜铝复合端子，其特征在于，所述连接部和所述功能部为分体结构，所述连接部材质为铝，所述功能部的铝层与所述连接部连接。

8.根据权利要求7所述的铜铝复合端子，其特征在于，所述连接部和所述功能部对接连接，所述连接部和所述功能部之间设置焊缝。

9.根据权利要求7所述的铜铝复合端子，其特征在于，所述连接部的至少部分与所述功能部的至少部分重叠焊接。

10.根据权利要求9所述的铜铝复合端子，其特征在于，所述功能部与所述连接部重叠部分的面积，占所述连接部上与所述功能部连接面的重叠面积的5％-100％。

11.根据权利要求1所述的铜铝复合端子，其特征在于，所述连接部和所述功能部中的一者上设置有凹槽，另一者上设置有凸起，所述凹槽与所述凸起匹配安装。

12.根据权利要求11所述的铜铝复合端子，其特征在于，所述凹槽与所述凸起采用焊接或采用导电胶粘接的方式连接。

13.根据权利要求1所述的铜铝复合端子，其特征在于，所述功能部的形状为平板形，所述平板形上设置贯通的通孔或螺纹孔。

14.根据权利要求1所述的铜铝复合端子，其特征在于，所述功能部的形状为筒形，所述至少部分铜层层位于所述筒形的内部，所述筒形在纵向方向上设置至少一个切槽。

15.根据权利要求1所述的铜铝复合端子，其特征在于，所述连接部为平板结构或筒状结构或U型开口结构或V型开口结构。

16.根据权利要求1所述的铜铝复合端子，其特征在于，所述连接部与所述铝线缆的导电部分采用压接或焊接或粘接或铆接的方式连接。

17.根据权利要求1所述的铜铝复合端子，其特征在于，所述铜层和所述铝层之间设置有铜铝过渡层。

18.根据权利要求17所述的铜铝复合端子，其特征在于，所述铜铝过渡层中包含不少于8.5wt％的铜铝固溶体。

19.根据权利要求17所述的铜铝复合端子，其特征在于，所述铜铝过渡层中包含不多于45.5％的铜铝化合物。

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