CN116031726A - 铜铝导体连接方法以及铜铝复合件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种铜铝导体连接方法以及铜铝复合件，铜铝导体连接方法包括：步骤1：将表面镀锡的中间导体的一端连接铜导体；步骤2：将中间导体的另一端插入到带孔铝导体的孔内，通过冷压接的方式使中间导体的一端与铝导体相连接；步骤1和步骤2的顺序可以互换。与现有技术相比，本发明提供的铜铝导体连接方法通过表面镀锡的中间导体连接铜导体和铝导体，使铜导体和铝导体不直接接触也可形成电连接，有效避免由铜导体和铝导体直接搭接而发生的化学腐蚀；该连接方法所适用的铜铝导体的形状不受限制，可用于很多场合下铜导体和铝导体电连接；采用导电线束作为中间导体形成的铜铝复合件具有一定柔性，使其与其他导电部件的接触面更容易全面贴合。

Description

铜铝导体连接方法以及铜铝复合件

技术领域

本发明涉及一种导体连接技术领域，尤其涉及一种铜铝导体连接方法以及铜铝复合件。

背景技术

在工业领域中，铝与铜都是良好的导电材料。但铜导体成本高，相同导电性能下铜导体重量大，用作交通工具上的导体时，增加运营能耗。由于铝比铜的密度小(铝的密度仅为铜的1/3)，价格便宜、资源丰富，因此在很多情况下可以代替铜使用，这样不仅能降低成本、减轻产品质量，还能合理利用资源。但裸露的铝导体搭接面容易氧化失效，目前常用的解决办法之一是对铝导体表面进行导电氧化，目前行业内不能做到很好的防护能力，另一方面，如果防护能力上去了，接触电阻也会变大，对铝表面进行电镀处理，目前这个技术的问题是成本较高，导致铝导电母排成本优势不明显；由于铝是活波元素，电镀层会同样会对铝产生电化学腐蚀，某些工况下，镀层加快铝本体锈蚀，导致导体寿命不高；铝的电阻率比铜大60％，因此铝的导电性比铜差，且其强度较低；因此以铝代铜又有一定的缺点。

为了充分利用铜与铝各自的优异性能，通常需要将铜与铝连接在一起，以便在海洋、石油、化工、电子等领域得到广泛的应用。铜-铝直接搭接暴露在大气中，接触面易发生电化学腐蚀；而铜包铝复合母排在折弯时容易出现铜铝剥离，加工性能差；由于铜铝复合母排只适合做简单的长条形，以直线材供货，只能做成裁断、打孔和微量折弯，只能做成简单的形状，不能满足大多数场合的要求；另外，由于加工误差，以及加工后母排释放内应力变形，导致导体搭接面普遍贴合不理想。

发明内容

针对上述现有技术中铜与铝直接搭接暴露在大气中易发生化学腐蚀的不足，本发明的目的在于提供一种铜铝导体连接方法，铜导体和铝导体不直接接触而间接形成电连接，有效避免铜导体和铝导体发生化学腐蚀。

本发明提供的一种铜铝导体连接方法，包括以下步骤：

步骤1：将表面镀锡的中间导体的一端连接铜导体；

步骤2：将所述中间导体的另一端插入到带孔铝导体的孔内，通过冷压接的方式使所述中间导体的另一端与所述铝导体相连接；

所述步骤1和所述步骤2的顺序可以互换。

通过表面镀锡的中间导体连接铜导体和铝导体，中间导体的镀锡表面与铝导体接触，隔离了铜和铝，使铜导体和铝导体不需要直接接触也可间接形成电连接，有效避免由铜导体和铝导体直接搭接而发生的化学腐蚀。

优选地，在所述步骤1中，所述铜导体上具有孔，所述中间导体的一端插入到所述铜导体的孔内，通过冷压接的方式使所述中间导体的一端与所述铜导体相连接。

优选地，在所述步骤1中，所述中间导体的一端通过锡焊连接所述铜导体。在该实施方式中，铜导体可以直接为条状或块状等形状，铜导体和中间导体直接锡焊；或者铜导体可以如铝导体一般开孔，先将中间导体插入孔内，之后再进行锡焊。

优选地，所述中间导体为导电线束；由于导体线束具有一定的柔性，从而使铜导体和铝导体两者的连接具有柔性，铜导体和铝导体通过导电线束连接后形成的铜铝复合件具有一定柔性，可弯折，使铜铝复合件与其他导电部件的接触面更容易全面贴合。

优选地，所述导电线束由多根镀锡铜线组成。

中间导体除了选用导电线束外，在一些实施方式中，中间导体也还可以为镀锡导电金属管或者镀锡导线等。

优选地，在步骤1之后，在中间导体与铜导体的连接处注入密封胶或设置绝缘涂层；在步骤2之后，在中间导体与铝导体的连接处注入密封胶或设置绝缘涂层。通过在两个连接处注入密封胶或者设置绝缘涂层，通过密封胶或绝缘层包裹连接处以便隔离外界水汽、氧以及其他腐蚀性物质，避免发生电化学腐蚀。该实施方式特别适用于中间导体长度较长的情况。

优选地，在步骤1和步骤2之后，在位于铜导体和铝导体之间的中间导体上注入密封胶或设置绝缘涂层。通过注入密封胶或者设置绝缘涂层，通过密封胶或绝缘层包裹中间导体以及中间导体与铜导体和铝导体的连接处，以便隔离外界水汽、氧以及其他腐蚀性物质，避免发生电化学腐蚀。该实施方式特别适用于中间导体长度较小的情况。

优选地，所述铝导体上设置有多个可供中间导体插入的孔，所述铝导体和所述铜导体之间通过多个中间导体连接。通过多个中间导体连接铜导体和铝导体，可增大中间导体与铜导体和铝导体的接触面积，提高连接的牢固度，降低接触电阻。

本发明还提供了一种铜铝复合件，包括铜导体和铝导体，所述铜导体和所述铝导体通过如上所述的连接方法相连接。

优选地，所述铜导体和/或所述铝导体的表面上还开设有通孔，所述通孔的内壁和边缘镀锡或镀银。铜铝复合件通过通孔配合螺钉或铆钉可与其他导电部件形成可靠的电连接和机械连接；所述通孔的内壁和边缘镀锡或镀银，可有效降低铜铝复合件表面的搭接电阻。

与现有技术相比，本发明不要求对铝进行表面处理，通过表面镀锡的中间导体连接铜导体和铝导体，创造了让氧化剂、铜、铝不同时发生接触的条件，进而有效防止铜导体和铝导体之间发生电化学腐蚀。

现有的铜铝复合母排只适合做简单的长条形，以直线材供货，与之相比，本发明的铜导体和铝导体的连接方法所适用的铜导体和铝导体的形状不受限制，使得本发明可适用于很多场合下对铜导体和铝导体进行电连接。

本发明铜导体和铝导体通过导电线束连接后形成的铜铝复合件具有一定柔性，使铜铝复合件与其他导电部件连接的接触面更容易全面贴合。

上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。

附图说明

在下文中将基于仅为非限定性的实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1为本发明一实施例中提供的铜导体的结构示意图；

图2为本发明一实施例中提供的铝导体的结构示意图；

图3a为本发明一实施例中提供的中间导体(导电线束)的结构示意图；

图3b为本发明一实施例中提供的中间导体(镀锡导电管)的结构示意图；

图4为本发明一实施例中提供的铜导体与中间导体连接的结构示意图；

图5为本发明一实施例中提供的使用中间导体连接铜导体和铝导体的示意图；

图6为本发明提供的铜铝复合件的结构示意图；

图7为本发明铝导体和中间导体压接前的剖面示意图；

图8为本发明铝导体和中间导体压接后的剖面示意图。

附图标记说明：

1、铜导体；2、铝导体；3、中间导体；11、21、孔；12、22、通孔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本发明中的具体实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。

本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

实施例一：

本发明提供的一种铜铝导体连接方法，待连接的铜导体1的结构参见图1，铜导体1的一端开设有多个可供中间导体3插入的孔11；待连接的铝导体2的结构参见图2，铝导体2的一端开设有多个可供中间导体3插入的孔21；铜铝导体连接包括以下步骤：

步骤1：将中间导体3的一端插入到带孔铜导体1的孔内11，通过冷压接的方式使中间导体3的一端与铜导体1相连接(参见图4)；

步骤2：将表面镀锡的中间导体3的另一端插入到带孔铝导体2的孔21内，通过冷压接的方式使中间导体3的另一端与铝导体2相连接(参见图5)。

冷压接时，使用压接工具对插入了中间导体3的铜导体1和铝导体2进行机械压紧，使铜导体1和铝导体2发生变形，从而使铜导体1和铝导体2分别与中间导体3的两端紧密连接(参见图7、图8)。

在一些实施方式中，上述步骤1和步骤2的顺序可以互换。

中间导体3可以是镀锡导电管(参见图3a)、镀锡导线，或者中间导体3还可以是由多根镀锡铜线组成的导电线束(参见图3b)。当中间导体3为导电线束时，由于导体线束具有一定的柔性，从而使铜导体1和铝导体2两者的连接具有柔性，铜导体1和铝导体2通过导电线束连接后形成的铜铝复合件具有一定柔性，可弯折，使铜铝复合件与其他导电部件的接触面更容易全面贴合。

实施例二：

本发明提供的一种铜铝导体连接方法，所使用的铝导体2的结构参见图2，铝导体2的一端开设有多个可供中间导体3插入的孔21；不限制铜导体1的结构；中间导体3的结构参见图3，中间导体3是由多根镀锡铜线组成的导电线束。铜铝导体连接包括以下步骤：

步骤1：将中间导体3的一端通过锡焊与连接铜导体1；

步骤2：将表面镀锡的中间导体3的另一端插入到带孔铝导体2的孔21内，通过冷压接的方式使中间导体3的另一端与铝导体2相连接；

步骤3：在中间导体3与铜导体1的连接处、中间导体3与铝导体2的连接处分别注入密封胶，密封胶包裹连接处以便隔离外界水汽、氧以及其他腐蚀性物质，避免发生电化学腐蚀。

冷压接时，使用压接工具对插入了中间导体3的铝导体2进行机械压紧，使铝导体2发生变形，从而使铝导体2与中间导体3的两端紧密连接(参见图7、图8)。

在一些实施方式中，上述步骤1和步骤2的顺序可以互换。

中间导体3可以是镀锡导电管(参见图3a)、镀锡导线，或者中间导体3还可以是由多根镀锡铜线组成的导电线束(参见图3b)。当中间导体3为导电线束时，由于导体线束具有一定的柔性，从而使铜导体1和铝导体2两者的连接具有柔性，铜导体1和铝导体2通过导电线束连接后形成的铜铝复合件具有一定柔性，可弯折，使铜铝复合件与其他导电部件的接触面更容易全面贴合。

采用本发明提供的铜铝导体连接方法，将铜导体1和铝导体2两者之间通过中间导体3进行连接，得到铜铝复合件。参见图6，铜铝复合件包括铜导体1、铝导体2和多个中间导体3，每个中间导体3是由多根表面镀锡的铜线组成的线束，铜导体1和铝导体2的表面分别开设有多个可供中间导体3插入的孔。中间导体3的一端插入到铜导体1的孔11内，通过冷压接的方式使位于铜导体1的孔11内的中间导体3与铜导体1相连接；中间导体3的另一端插入到带孔铝导体2的孔21内，通过冷压接的方式使位于铝导体2的孔21内的中间导体3与铝导体2相连接；铜导体1和铝导体2通过中间导体3形成了机械连接和电连接。

经过抗拉强度试验证明，由本发明提供的铜铝导体连接方法制得的铜铝复合件符合线缆压接行业拉力要求，并且其强度远高于行业要求，常规线缆压接拉力测试线被拉出来，而本发明提供的铜铝复合件样品压接直到导电线束被拉断才失效。铝导电氧化，平均接触电阻60.3μΩ，铝表面直接搭接，在长期使用中可能会因为氧化而出现导电性能急剧恶化的现象，针对这个现象，电网日常检修有一项工作就是检测铝搭接面发热；而本发明提供的铜铝复合件样品的接触电阻与铜镀锡相当，平均接触电阻6.3μΩ，几乎不需要做该项检测。

为了便于铜铝复合件与其他导电部件搭接，优选在铜导体1表面开设有的通孔12、铝导体2的表面上开设有的通孔22，铜铝复合件通过通孔12、22配合螺钉或铆钉可与其他导电部件形成可靠的电连接和机械连接。更优选地，为了降低铜铝复合件表面的搭接电阻，在搭接面局部镀锡、银等金属，如在通孔12、22的内壁和边缘镀锡或镀银。

最后应说明的是：以上实施方式及实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式及实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式或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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施方式或实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种铜铝导体连接方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将表面镀锡的中间导体的一端连接铜导体；

步骤2：将所述中间导体的另一端插入到带孔铝导体的孔内，通过冷压接的方式使所述中间导体的另一端与所述铝导体相连接；

所述步骤1和所述步骤2的顺序可以互换。

2.根据权利要求1所述的铜铝导体连接方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述铜导体上具有孔，所述中间导体的一端插入到所述铜导体的孔内，通过冷压接的方式使所述中间导体的一端与所述铜导体相连接。

3.根据权利要求1所述的铜铝导体连接方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述中间导体的一端通过锡焊连接所述铜导体。

4.根据权利要求1所述的铜铝导体连接方法，其特征在于，所述中间导体为导电线束。

5.根据权利要求4所述的铜铝导体连接方法，其特征在于，所述导电线束由多根镀锡铜线组成。

6.根据权利要求1所述的铜铝导体连接方法，其特征在于，在步骤1之后，在中间导体与铜导体的连接处注入密封胶或设置绝缘涂层；在步骤2之后，在中间导体与铝导体的连接处注入密封胶或设置绝缘涂层。

7.根据权利要求1所述的铜铝导体连接方法，其特征在于，在步骤1和步骤2之后，在位于铜导体和铝导体之间的中间导体上注入密封胶或设置绝缘涂层。

8.根据权利要求1所述的铜铝导体连接方法，其特征在于，所述铝导体上设置有多个可供中间导体插入的孔，所述铝导体和所述铜导体之间通过多个中间导体连接。

9.一种铜铝复合件，其特征在于，包括铜导体和铝导体，所述铜导体和所述铝导体通过权利要求1-8中任一项所述的连接方法相连接。

10.根据权利要求9所述的铜铝复合件，其特征在于，所述铜导体和/或所述铝导体的表面上还开设有通孔，所述通孔的内壁和边缘镀锡或镀银。

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