一种钨铜复合触点的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钨铜复合触点的制备方法。具体为使用非晶钎料在真空或保护气氛下经炉钎焊连接铜铆钉和钨片而成。所述非晶钎料为Cu基非晶钎料，其化学成分(质量分数)为P 4.5

【技术实现步骤摘要】
一种钨铜复合触点的制备方法


[0001]本专利技术涉及电触头制造
，尤其涉及一种钨铜复合触点的制备方法。

技术介绍

[0002]触点是电气系统中进行电接触的元件，起着接通、承载和分断电流的作用，其应用遍及国防和民用工业中的各类交直流接触器、断路器和继电器等电子元器件。作为电接触系统中的核心部件，触点的性能优劣直接决定着电传输和电气设备的精确度、稳定性和使用寿命。钨是熔点最高的金属，其热膨胀系数低，在高温下的蒸发速率慢。作为电接触材料时，钨具有极好的抗电弧烧损和抗机械磨损性能。铜具有优良的导电导热性和高塑性，广泛应用于各类电器设备中。W
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Cu复合触点是在铜导电端上连接钨工作层而制成的一类铆钉型触点，可以在很大程度上兼具W、Cu两种材料的优势，如抗浪涌电流、抗电弧烧损和易于铆接成型等。但钨和铜的物理化学性质差异大，且两者无论是在液相还是固相下，均不发生相互作用。因此，要在钨、铜之间形成有效的冶金结合比较困难。钎焊作为工业生产中常用的一种连接工艺，具有焊接温度相对较低，工艺过程简单，对焊件的形状和尺寸无特殊要求等优点，尤其适用于异种材料的连接。受W与Cu之间难焊接的影响，人们一般使用Au基或Ag基对难熔金属有良好润湿性的钎料，但Au、Ag属于稀贵金属，其生产成本较高，且资源储量非常有限。因此，如何在大幅降低钎料中贵金属含量后仍就获得性能可靠的W
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Cu复合触点产品，成为了兼具广泛社会效益和经济效益的问题。

技术实现思路

[0003]针对上述现有技术的不足，本专利技术一方面提供一种非晶钎料用于制备钨铜复合触点的用途，其特征在于，非晶钎料在真空或保护气氛下通过炉内钎焊连接铜铆钉和钨片制备得到。
[0004]进一步，所述非晶钎料为Cu基非晶钎料。
[0005]进一步，所述非晶钎料为CuPSnNi非晶钎料。
[0006]进一步，所述非晶钎料的化学成分中，为P 4.5
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8.5％，Sn 4
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10％，Ni 2
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15％，Cu余量，均为质量分数。
[0007]本专利技术一方面还提供一种基于非晶钎料制备钨铜复合触点的方法，其特征在于，钨铜复合触点使用非晶钎料在真空或保护气氛下通过炉内钎焊连接铜铆钉和钨片得到。
[0008]进一步，所述非晶钎料为Cu基非晶钎料。
[0009]进一步，所述非晶钎料为CuPSnNi非晶钎料。
[0010]进一步，所述非晶钎料的化学成分中，为P 4.5
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8.5％，Sn 4
‑
10％，Ni 2
‑
15％，Cu余量，均为质量分数。
[0011]进一步，包括如下步骤：
[0012]S1.将铜铆钉和钨片去油和酸洗；
[0013]S2.对铜铆钉和钨片进行组装，将非晶钎料置于铜铆钉和钨片之间；
[0014]S3.采用真空炉或气氛保护炉对组装完的铜铆钉、非晶钎料和钨片进行焊接；钎焊温度为700
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900℃，保温时间为2
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15min，然后以5
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20℃/min的速率冷却至80℃以下，由此制得钨铜复合触点。
[0015]进一步，所述去油采用的去油剂为丙酮或酒精，所述酸洗采用稀酸溶液，稀酸溶液的体积分数为1
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8％的硫酸、硝酸或盐酸。
[0016]所述去油为通过物理方法去除金属表面油污等脂类，如采用丙酮或酒精去油即为基于相似相溶原理的物理方法。酸洗为进一步除掉金属表面氧化膜。
[0017]所述钎焊温度主要由钎料熔点决定，保温时间是保证液态钎料能够顺利铺展和填缝，冷却速率和出炉温度控制则是避免焊件冷速过快产生变形和出炉氧化。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0019](1)节约贵金属资源，降低材料成本
[0020]本专利技术采用CuPSnNi非晶钎料制备W
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Cu复合触点，钎料中不含Au、Ag等稀贵金属，其所有组分均为价格较为低廉的金属或非金属元素，显著节约了贵金属资源，同时降低了材料成本，因此具有良好的经济和社会效益。
[0021](2)制备工艺简单，焊后无需清洗
[0022]为了使液态钎料获得良好的填缝能力，在很多钎焊过程中均需使用钎剂来进一步清除母材表面的污染物或氧化物薄膜。但钎剂很容易残留在焊后母材表面，必须通过专门的工序对其进行清洗，否则将影响产品外观。本专利技术采用的CuPSnNi非晶钎料中P元素具有自钎性，钎焊时无需使用钎剂。因此省去了焊前添加钎剂和焊后清洗工序，显著降低了制造复杂性。
[0023](3)基于合金相图的工艺设计，触点性能优良(备注：“合金相图又称合金相平衡状态图,是表示平衡条件下合金成分，温度和组织状态之间关系的图形。根据相图可以知道不同成分的合金、在不同温度下的相组织状态和温度变化时可能发生的转变，还可根据组织状态估测合金的性能，是制订铸造、锻压、焊接和热处理等热加工工艺的主要依据。”)
[0024]W与包括Cu在内的很多金属不发生相互作用(既不形成化合物，也不存在固溶度)，因此通常较难在W和Cu之间获得满意的接头强度。通过金属合金相图可以发现，Ni和W能够相互溶解形成Ni基(或W基)固溶体或中间相，P、Sn均能与Cu发生反应，特别地，Cu和Ni无限互溶。因此CuPSnNi非晶钎料对W与Cu都具有良好的润湿性。研究表明，相比晶态材料，非晶合金不存在元素偏析，成分更加均匀。在相同焊接工艺下，非晶钎料与母材的相互作用比晶态钎料剧烈，因此能够促进元素扩散，避免界面区及钎缝中心形成粗大脆性化合物，从而保证了良好的接头力学性能。本专利技术中，基于CuPSnNi非晶钎料制备的W
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Cu复合触点界面剪切强度甚至高于同等条件下采用贵金属钎料制备的触点。
附图说明
[0025]图1为钎焊前铜铆钉、钨片与钎料组装示意图。
[0026]图2为实施例1制备的W
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Cu复合触点截面金相照片。
[0027]图3为采用现有技术制备的W
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Cu复合触点截面金相照片。
[0028]图4为实施例1和现有技术制备的W
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Cu复合触点界面剪切强度结果对比图。
[0029]图5为实施例2制备的W
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Cu复合触点截面金相照片。
具体实施方式
[0030]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。以下通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
[0031]一种基于非晶钎料制备W
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Cu复合触点的方法：
[0032](1)铜铆钉制备
[0033]采本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非晶钎料用于制备钨铜复合触点的用途，其特征在于，非晶钎料在真空或保护气氛下通过炉内钎焊连接铜铆钉和钨片制备得到。2.如权利要求1所述用途，其特征在于，所述非晶钎料为Cu基非晶钎料。3.如权利要求2所述用途，其特征在于，所述非晶钎料为CuPSnNi非晶钎料。4.如权利要求3所述用途，其特征在于，所述非晶钎料的化学成分中，为P 4.5
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8.5％，Sn 4
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10％，Ni 2
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15％，Cu余量，均为质量分数。5.一种钨铜复合触点的制备方法，其特征在于，钨铜复合触点使用非晶钎料在真空或保护气氛下通过炉内钎焊连接铜铆钉和钨片得到。6.如权利要求5所述钨铜复合触点的制备方法，其特征在于，所述非晶钎料为Cu基非晶钎料。7.如权利要求6所述钨铜复合触点的制备方法，其特征在于，所述非晶钎料为CuPSnNi非晶钎料。8.如权利要求7所述钨铜复合触点的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：何天兵，王金龙，洪志新，郑东风，林珊珊，
申请(专利权)人：厦门金波贵金属制品有限公司，
类型：发明
国别省市：