一种可节省镍的层状热双金属材料制造技术

本实用新型专利技术公开一种可节省镍的层状热双金属材料，包括膨胀系数大的高膨胀层和膨胀系数小的低膨胀层，以及夹于高膨胀层和低膨胀层之间的中间层，中间层不用金属镍，而是采用铜合金层与钢合金层的相互层状复合的合金组合层，合金组合层的层数为2～4层，合金组合层的厚度占热双金属材料总厚度的5%～40%，其中，铜合金层的材质为C11000或C10200或C10700的任一种，钢合金层的材质为SUS430或SUS304的任一种，其产品电阻率、温曲率特性等同传统的纯金属镍层,实现节约用镍量最高达40%，而且产品根据不同应用需求,复合设计灵活，可调性高，容易形成产业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种可节省镍的层状热双金属材料
本技术涉及低压电器、保护器控制领域用的热双金属材料，特别是可节省用镍量的热双金属复合材料。
技术介绍
热双金属在温度变化时发生弯曲，并产生推力。利用此种功能，热双金属片被广泛地用作温度测量及自动控制设备中的热敏元件，如应用于断路器，热继电器，家电温控器，过载保护器等领域中。热双金属是由不同膨胀系数的单金属以层状形式结合在一起，复合结构通常为两层或三层。通电型热双金属作为其中一种，中间层为纯镍或铜合金，高膨胀层、低膨胀层在外层，这样的产品结构设计特点:1.中间层的电阻率较低，通过改变中间层的厚度比可实现获得不同的电阻率，从而改变通过的额定电流大小，形成一系列通电型热双金属产品；2.铜或镍的导电、电热性好，动作反应速度明显快于一般两层热双金属。近年来随着我国经济的迅猛发展，特别是成为了世界制造业大国，许多世界知名电器制造商纷纷在国内设厂以及不断扩大规模，促进了国内电器、电子等产品的技术水平，同时也加剧了行业竞争，目前热继电器、断路器以及电机过载保护器等通电装置趋于小型化、标准化、系列化，用户希望在同样元件尺寸情况下，热双金属动作更快、性价比更为合适，这样，对通电型热双金属材料提出了更新、更高的要求。电阻型热双金属作为控温电器中不可缺少的“心脏”部件，主成分一般为镍铁合金，其含镍量至少在15%，最多达70%，金属镍为贵价金属，因此企业为了保持市场竞争优势，在企业内部纷纷开展 节流省源的措施，在保证产品使用质量前提下，降低生产成本、节省材料成本，不断寻找性价比更为合适的热双金属材料产品成为技术研发的主方向。
技术实现思路
本技术的目的，是根据低压电器、保护器等领域上的应用需求，通过对中间层的优化择取、不同厚度比例以及特有的多层复合工艺设计，提出中间层不用纯金属镍带的节镍量可最高达40%的层状热双金属材料。而同时能保持其电阻率、温曲率特性等同于传统纯金属镍中间层的电阻率、温曲率特性。本技术的目的是通过如下技术方案实现的:一种可节省镍的层状热双金属材料，包括膨胀系数大的高膨胀层和膨胀系数小的低膨胀层，以及夹于高膨胀层和低膨胀层之间的中间层，其特征在于:中间层不用金属镍，而是采用铜合金层与钢合金层的相互层状复合的合金组合层，合金组合层的层数为2~4层，合金组合层的厚度占热双金属材料总厚度的5%~40%。进一步地，所述合金组合层的复合层次为两层，分别为--第I层铜合金层、第2层钢合金层，或者，第I层钢合金层、第2层铜合金层。所述合金组合层的复合层次为三层，分别为:第I层铜合金层、第2层钢合金层、第3层铜合金层，或者，第I层钢合金层、第2层铜合金层、第3层钢合金层。所述铜合金层的材质为CllOOO或C10200或C10700的任一种，钢合金层的材质为SUS430或SUS304的任一种。通过调整上述合金组合层中各合金层的不同厚度，可以获得不同电阻率，使得该合金组合层的电阻率、温曲率特性等同于传统纯金属镍中间层的电阻率、温曲率特性，该合金组合层的设计公式如下:I/P = (SI/Pl)+ (S2/ P 2) +…(Sn/ P η)其中:P 各层合金复合后的整体电阻率；SI第I层合金层所占的厚度比例；P I—第I层合金层的电阻率；S2 第2层合金层所占的厚度比例；P 2第2层合金层的电阻率；...Sn 第η层合金层所占的厚度比例；Pn第η层合金层的电阻率；η小于等于4。本技术具有以下优点:1、四层或五层复合热双金属材料，在保证产品电阻率与温曲率特性前提下 ，除了高膨胀层与低膨胀层外，中间层不用纯镍材料，实现节约用镍量最高达40%。2、通过中间层非纯镍层不同材质设计以及厚度比例设计，使产品性能上可获得不同电阻率数值，可满足IOA~40Α范围内不同额定电流的通电应用，同时保持原有的耐蚀性能。3、可根据不同应用需求，复合设计灵活，可调性高。【附图说明】图1是本技术生产线排布的示意图。图2是实施例一的四层复合结构的示意图。图3是实施例二的五层复合结构的示意图。【具体实施方式】本技术的节镍型层状热双金属材料复合结构为四层或五层复合结构，具体形式为:I)高膨胀层/铜合金层/SUS304层/低膨胀层；2)高膨胀层/铜合金层/SUS430层/低膨胀层；3)高膨胀层/SUS304层/铜合金层/低膨胀层；4)高膨胀层/SUS430层/铜合金层/低膨胀层；5)高膨胀层/SUS304层/铜合金层/SUS304层/低膨胀层；6)高膨胀层/SUS430层/铜合金层/SUS430层/低膨胀层；7)高膨胀层/铜合金层/SUS304层/铜合金层/低膨胀层；8)高膨胀层/铜合金层/SUS430层/铜合金层/低膨胀层。根据用户所用过的含镍量高的热双金属电阻率、温曲率的技术指标，通过设计高膨胀层、中间层、低膨胀层各层厚度比例与确定各层的材质(即其中确定了各层的电阻率、膨胀系数等参数)，即可以设计出节镍型层状热双金属的电阻率、温曲率等的技术参数。特别之处是在于中间层的灵活设计，以获得与中间层为纯镍材料时的等同的电阻率的层状热双金属产品。因为通常层状热双金属设计原理是温曲率指标是由高膨胀层、低膨胀层的膨胀系数决定，即是这两层的材质一般是固定不变的，电阻率指标则根据以下设计公式:I/P = (SI/Pl)+ (S2/ P 2) +…(Sn/ P η)其中:P 各层合金复合后的整体电阻率(即传统纯金属镍中间层的电阻率)；SI第I层合金层所占的厚度比例；P I—第I层合金层的电阻率；S2 第2层合金层所占的厚度比例；P 2第2层合金层的电阻率；…Sn 第η层合金层所占的厚度比例；P η第η层合金层的电阻率；η小于等于4。如此类推，只要知道各合金层组元的电阻率与计划所占的比例，则可设计出不同层数的热双金属产品的电阻率。另一方面高膨胀层与低膨胀层因材质固化了，其电阻率也是一个恒定值，并且是较高的，见表1:表1热双金属用高膨胀层与低膨胀层的电阻率指标本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可节省镍的层状热双金属材料，包括膨胀系数大的高膨胀层和膨胀系数小的低膨胀层，以及夹于高膨胀层和低膨胀层之间的中间层，其特征在于：中间层不用金属镍，而是采用铜合金层与钢合金层的相互层状复合的合金组合层，合金组合层的层数为2～4层，合金组合层的厚度占热双金属材料总厚度的5%～40%。

【技术特征摘要】
1.一种可节省镍的层状热双金属材料，包括膨胀系数大的高膨胀层和膨胀系数小的低膨胀层，以及夹于高膨胀层和低膨胀层之间的中间层，其特征在于:中间层不用金属镍，而是采用铜合金层与钢合金层的相互层状复合的合金组合层，合金组合层的层数为2~4层，合金组合层的厚度占热双金属材料总厚度的5%~40%。2.根据权利要求1所述的层状热双金属材料，其特征是所述合金组合层的复合层次为两层，分别为:第I层铜合金层、第2层钢合金层，或者，第I层钢合金层、第2层铜合金层。3.根据权利要求1所述的层状热双金属材料，其特征是所述合金组合层的复合层次为三层，分别为:第I层铜合金层、第2层钢合金层、第3层铜合金层，或者，第I层钢合金层、第2层铜合金层、第3层钢合金层。4.根据权利要求1或2或3所述的层状热双金属材料，其特征是所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘润勇，陈国伟，周光喆，卢小东，
申请(专利权)人：佛山通宝精密合金股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44