CN100390913C - 三复合电触头制造工艺 - Google Patents
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Abstract
一种三复合电触头制造工艺，它包括银合金的板层、铜板层、铁板层组成的三层复合连接，铜板层与铁板层之间加入稀土材料层作为过渡材料；各层之间的复合连接依次包含工序内容是由铁板退火软化-铜板退火刨面-银合金板刨面-银合金板、铜板、稀土材料层、铁板的抛光与酸洗-氩气保护焊-热轧-扩散处理-冷轧-扩散退火-去裂边-落料-第一次退火-第一次清洗、抛光-成型-第二次退火-第二次清洗-抛光组成；热轧温度为500℃～700℃，保温1.5～2小时后，热轧过程中分三次不同的进给量轧制成型；本发明的优点是工艺合理，质量稳定，复合层之间结合强度高；各复合层的厚度均匀性一致，电性能稳定，从而大大提高了产品的合格率。
Description
技术领域
本发明涉及一种电器控制元件的生产工艺领域。尤其涉及一种采用铜层与铁层之间添加过渡材料层以提高层间的结合强度、在热轧之前通过氩气保护焊以避免铜、铁被氧化的高可靠性且电性能稳定的三复合电触头制造工艺。所述的三复合电触头广泛应用于温控器中。
背景技术
电触头是电器控制系统中的重要元件，它担负着接通与分断电流的任务，其性能直接影响控制系统及信号传导系统工作的可靠性、稳定性和精确性；因而有人称之谓“电器心脏”。
目前，市场上供应的复合电触头产品主要有：银、铜两复合电触头与现有的三复合电触头两大类。
所述的银、铜两复合电触头产品存在的问题是：因为铜与双金属片不容易焊接，造成产品成品率低、焊接强度低，严重影响使用寿命。
所述的现有的三复合电触头产品存在的问题是：因为银合金(包括细晶银、银氧化镉、银镍、银氧化锡合金)、铜、铁的层与层之间结合强度不够，容易造成脱银合金层或铁层。
造成所述的结合层分离的主要原因是银合金、铜、铁机械性能如延展性、密度、硬度等有区别，在受热的情况下因延展比率不一样而造成内部应力，所以造成结合脱层的现象；此外，现有的三复合板层在热轧之前加热时铜、铁极容易被氧化，也造成结合强度不够；第三个原因是银合金(包括细晶银、银氧化镉、银镍、银氧化锡合金)、铜、铁各层厚度控制不一致，造成现有的三复合电触头电性能不稳定，直接影响温控器等的控制系统的寿命。
发明内容
本发明的目的就是针对以上技术中存在的问题，提供一种采用铜层与铁层之间添加过渡材料层的结合强度高、电性能稳定、可靠性好的三复合电触头制造工艺。
本发明三复合电触头制造工艺是通过在钢层与铁层之间添加过渡材料层，以求“过渡”层与层性能物理性能反差太大，提高其层与层之间的结合强度；并在热轧之前通过氩气保护焊密封银合金、铜、铁各层，确保各层之前没有空气，避免铜、铁被氧化；同时严格控制轧制过程中的进给量，分2-3次轧制成板材，每次要控制进给量的百分比，以求控制板材各层厚度均匀；为了消除半成品、成品各层之间因冲切、压制成型造成的应力，在生产过程中增加退火处理工艺，以求解决脱银或脱铁层、各复合层厚度不均匀性等问题；从而实现电性能稳定、可靠性提高的三复合电触头制造工艺。
本发明的目的是通过提供一种具有如下三复合电触头制造工艺而实现的，它包括银合金的板层、铜板层、铁板层组成的三层复合连接。所述的银合金包含细晶银、银氧化镉、银镍、银氧化锡合金。所述的复合连接由所述的三层的各层之间多个工序组成。
所述的铜板层与所述的铁板层之间加入稀土材料层作为过渡材料。
所述的复合连接的各层之间多个工序依次包含下列工序内容：所述的铁板退火软化-所述的铜板退火刨面---所述的银合金板刨面---所述的银合金板、所述的铜板、所述的稀土材料层、所述的铁板的抛光与酸洗-氩气保护焊-热轧-扩散处理-冷轧-扩散退火-去裂边-落料-第一次退火-第一次清洗、抛光-成型-第二次退火-第二次清洗-抛光。
所述的稀土材料层采用铼元素的稀土材料。
所述的纯铁板退火软化是在氩气保护炉中退火，所述的退火温度为700℃-950℃，保温4小时后随炉冷却到150℃~50℃出炉，然后在空气中冷却。
所述的铜板退火刨面是在真空炉中400-600℃氮气保护炉退火，保温4小时后随炉冷却到50-90℃出炉后刨削两表面及四边的尺寸。
所述的银合金板、所述的铜板、所述的稀土材料层、所述的铁板的抛光是将银、铜、铁、稀土板面用盐酸酸洗去氧化皮后进行粗砂头抛光，去除氧化膜，再用砂皮清砂表面。所述的银合金板、所述的铜板、所述的稀土材料层、所述的铁板的酸洗是将银、铜、铁、稀土板用四氯化碳进行清洗互叠面、晾干后，将银、铜、铁、稀土板叠齐，四边成为统一齐整。
所述的氩气保护焊是将叠齐的所述的银合金板、所述的铜板、所述的稀土材料层、所述的铁板的放在专用夹具内夹紧、夹平，用氩弧焊将三个边相互焊牢；再去净所述的三个边焊堆点，然后再用氩弧焊焊住未焊接的一边。
所述的热轧是将已进行周边焊接的板进入炉子，温度为500℃-700℃左右，保温1.5～2小时后当即取出炉子热轧成为复合板，所述的热轧过程中分三次轧制成型，第一次轧制进给量为20-30％、第二次轧制进给量为50-60％、其余为第三次轧制进给量。
所述的扩散处理是将热轧后的所述的复合板放入炉子，温度为550℃-650℃，保温3小时后随炉冷却到100℃～160℃，出炉空冷；所述的冷轧是将所述的扩散处理后的复合板进行表面清洗处理，然后进行二道冷轧，第一道冷轧压下量约为压下总量50-60％以上。
所述的扩散退火是将所述的冷轧完成后的复合板放入箱式炉子，温度为620℃，所述的复合板厚1mm左右保温3小时，板厚2mm左右保温5小时；然后随炉冷却到200℃-300℃时，出炉空冷。
所述的扩散退火后去裂边是将扩散退火后的复合板剪去四边开裂的废边，并剪成规格尺寸。
所述的去裂边后卷料检验是将剪成规格尺寸的复合条料板，用专用工具或手工卷曲成小圈卷，然后再拉摊平直，检查表面有无起泡，如有起泡或分层，用记号笔圈划表示该处不能使用，应作为废料处理，此时合格的三复合电触头板材制作完成。
然后落料，将剪切合格的复合板材根据产品尺寸规格落成相应规格的毛坯料。
所述的第一次退火是将所述的复合板毛坯料进行退火处理，消除应力，退火温度控制在300-450℃，保温2-3小时。
将退火处理好的毛坯料用滚筒抛光机进行第一次清洗与抛光，可加入1％光亮剂。
将清洗抛光好的毛坯料根据产品尺寸规格冷压成相应规格的半成品。
再将成型好的半产品进行退火处理，消除应力，退火温度控制在300-450℃，保温2-3小时。然后进行第二次清洗、抛光。将成型好的半产品用滚筒抛光机进行清洗抛光加入1％光亮剂。最后用普通的烘箱烘干再包装；烘箱温度控制在50-80℃。
为了避免铜与铁直接焊接结合强度不牢问题点，本发明还通过三复合电触头最底层的铁层与双金属片或不锈钢片进行焊接，提高焊接强度。
与现有技术相比，本发明的优点在于：1.工艺合理，质量稳定，复合层之间结合强度高，有效避免脱落银层或铁层；2.各复合层的厚度均匀性一致，确保了电性能稳定；3.通过在铜与铁层之间加入稀土材料作为过渡材料，确保了铜层与稀土材料层、稀土材料层与铁层结合牢固，大大降低了产品不合格率，从而降低了制造成本。
附图说明
图1为本发明的三复合板材示意图；
图2为本发明的三复合板材落料半成品示意图；
图3为图2的A-A剖视图；
图4为本发明的结构示意图；
图5为图4的A-A结构示意图；
图6为本发明的作业流程图；
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
图1至图6示出本发明的三复合电触头制造工艺的一个实施方式。
本发明三复合电触头制造工艺的作业流程是：
1-纯铁板退火软化 2-铜板退火刨面 3-银合金板刨面 4-银合金/铁/铜/稀土抛光 5-银合金/铜/铁/稀土板材酸洗 6-氩气保护焊 7-四板间去净空气8-热轧 9-扩散处 10-冷轧 11-扩散退火 12-去裂边 13-卷料检验 14-落料 15-第一次退火 16-第一次清洗、抛光 17-成型 18-第二次退火 19-第二次清洗、抛光；如图6所示。
上述的作业流程的规范与具体要求是：
1-纯铁板退火软化纯铁板厚2mm，四边按规定尺寸裁剪，放入在氩气保护炉中退火，温度为700-950℃，保温4小时后随炉冷却到150~50℃，出炉空空气中冷却。
2-铜板退火刨面纯铜板厚6mm在真空炉中400-600℃氮气保护炉退火，保温4小时后随炉冷却到50-90℃出炉后，两面及四边刨成厚6mm及四边规定尺寸。
3-银合金板刨面银板两面刨成规定要求尺寸，四边剪成规格要求尺寸。
4-银合金/铁/铜/稀土抛光将银、铜、铁、稀土板面用盐酸酸洗去氧化皮后进行粗砂头抛光，去除氧化膜，再用砂皮清砂表面。
5-银合金/铜/铁/稀土板材酸洗将银、铜、铁、稀土板用四氯化碳进行清洗互叠面、晾干后，将银、铜、铁、稀土板叠齐，四边成为统一齐整。
6-氩气保护焊将叠齐的银、铜、铁、稀土板放在专用夹具内夹紧、夹平，使板与板之间没有一点间隙，四边齐整，然后用氩弧焊将三边银铜铁稀土板相互焊牢，不可有漏焊及虚焊出现。焊好后，要进行仔细检查，发现有怀疑焊接，及时补焊。
7-四板间去净空气三边焊住后，去净三边焊堆点，在轧机上进行随意压轧，使四层板相互面紧叠而无空隙，然后再用氩弧焊焊住未焊接的一边。
8-热轧将已进行周边焊接的板进入炉子，温度为500-700℃左右，保温1.5～2小时后当即取出炉子热轧，压下量应取20-30％以上。
9-扩散处理将热轧后的复合板，放入炉子，温度为550-650℃，保温3小时后随炉冷却到100～160℃，出炉空冷。
10-冷轧将扩散处理后的复合板进行表面清洗处理(抛光)，然后冷轧，第一道冷轧压下量约为50-60％以上，第二次轧到按产品规格要求(20-30％)。
11-扩散退火将冷轧好的复合板放入箱式炉子，温度为620℃，板厚1mm左右保温3小时，板厚2mm左右保温5小时。然后随炉冷却到200-300℃时，出炉空冷。
12-去裂边将扩散退火后的复合板剪去四边开裂的废边，并剪成规格尺寸。
13-卷料检验将剪成规格尺寸的复合条料板，用专用工具或手工卷曲成小圈卷，然后再拉摊平直，检查表面有无起泡，如有起泡或分层，用记号笔圈划表示该处不能使用，应作为废料处理，此时合格的三复合电触头板材制作完成；如图1所示。
14-落料将剪切合格的复合板材根据产品尺寸规格落成相应规格的毛坯料；如图2所示。
15-第一次退火将毛坯料进行退火处理，消除应力，退火温度控制在300-450℃，保温2-3小时。
16-第一次清洗、抛光将退火处理好的毛坯料用滚筒抛光机进行清洗抛光(加1％光亮剂)。
17-成型将清洗抛光好的毛坯料根据产品尺寸规格冷压成相应规格的半成品；如图2、3所示。
18-第二次退火将成型好的半产品进行退火处理，消除应力，退火温度控制在300-450℃，保温2-3小时。
19-第二次清洗、抛光将成型好的半产品用滚筒抛光机进行清洗抛光(加1％光亮剂)。最后用普通的烘箱烘干再包装(烘箱温度控制在50-80℃)。
本发明三复合电触头制造工艺的作业流程中主要控制点是：
①银合金、铜、铁、稀土板材叠加在一起时，各板材叠加要整齐，否则在轧制过程中将会使中间的铜、稀土板材断裂，产成产品缺陷；
②通过氩气保护焊焊接银合金、铜、铁、稀土板材，可以防止各层之间的铜、铁在空气中焊接被氧化，产生氧化皮现象，可以保证纯铜、纯铁与清洁的稀土板材直接焊接，提高其结合强度；
③在热轧过程中，分三次轧制成型，第一进给量为20-30％、第二进给量为50-60％、第一进给量为20-30％；第二次的进给量一定要保证在50-60％，否则材料将报废，不允许投入后续生产，如果投入后续生产，将会产生大量的三复合电触头产品脱银或脱铁现象。
④加工AgCdO/Cu/F质e三复合电触头产品时，加温温度、退火温度控制在360-420℃之间，避免CdO析出，否则将会造成脱银合金层现象；加工AgNi/Cu/Fe、AgSnO2/Cu/Fe三复合电触头产品时，加温温度、退火温度控制在400-480℃之间。
本发明三复合电触头制造工艺获得的效果是：通过在铜与铁板之间加入稀土板材，以改善过渡铜与铁板之间的加工机械性能；在加工AgCdO/Cu/Fe三复合电触头产品时，加热温度、退火温度控制在360-420℃之间，避免了CdO晰出；通过氩气保护焊解决铜、铁被氧化的问题；在冲切、压制成型时，通过退火处理消除因机械加工产生的应力。
通过以上工艺处理，有效的提高铜板与铁板结合强度，避免三复合电触头产品脱银、脱铁现象发生。在轧制过程中，控制每次轧制进给量，控制各层材料的厚度均匀性，以求生产出来的三复合电触头产品电阻一致，同时在银合金中添加不同含量的Bi2O3、WO3、In2O3、MoO3、TeO2、Sb2O3(具体含量根据客户需求进行添加)，提高产品的电性能，满足客户需要。
本发明适合以下组成的三复合电触头产品制备：
AgCdO/Cu/Fe(银氧化镉/铜/铁)、AgNi/Cu/Fe(银镍/铜/铁)、AgSnO2/Cu/Fe(银氧化锡/铜/铁)。
AgCdO、AgNi、AgSnO2合金中还可以含有0.2％-4％的Bi2O3(氧化铋)、WO3(氧化钨)、In2O3(氧化铟)、MoO3(氧化钼)、TeO2(氧化碲)中的一种或多种。本发明的特殊性在于通过在铜与铁层之间加入稀土材料(铼)作为过渡材料，这确保了铜层与稀土材料层、稀土材料层与铁层结合牢固，避免了目前国内制造的三复合电触头产品容易脱铁的显现；在板材热轧过程之前通过氩气保护焊控制铜、铁在加工过程中被氧化；在控制板材每次轧制时的进给量，以便控制三复合电触头产品银合金、铜、铁层的厚度均匀性，提高三复合电触头产品电性能稳定性；同时加入半成品、成品退火工艺，以求消除因冲切、压制成型产生的应力。
本发明的三复合电触头产品广泛应用于温控器中。作为温控器的接触材料，它具有以下特点：三复合电触头焊接面为纯铁材料，并带有小凸点，如图4、5所示；以求增加焊接性能，能使电触头与双金属片及不锈钢片等铁基合金焊接牢固；复合层之间结合强度高，避免脱落银层或铁层；各复合层的厚度均匀性一致，确保电性能稳定。
Claims (10)
1.一种三复合电触头制造工艺，它包括银合金的板层、铜板层、铁板层组成的三层复合连接，所述的银合金包含细晶银、银氧化镉、银镍、银氧化锡合金，所述的复合连接由所述的三层的各层之间多个工序组成，其特征在于：所述的铜板层(2)与所述的铁板层(4)之间加入稀土材料层(3)作为过渡材料；所述的三层的各层之间多个工序是由形成铁板层(4)的铁板退火软化---形成铜板层(2)的铜板退火刨面---形成银合金板层(1)的银合金板刨面---形成银合金板层(1)的银合金板、形成铜板层(2)的铜板、形成稀土材料层(3)的稀土板、形成铁板层(4)的铁板的抛光与酸洗-氩气保护焊-热轧-扩散处理-冷轧-扩散退火-去裂边-落料-第一次退火-第一次清洗、抛光-成型-第二次退火-第二次清洗-抛光组成。
2.根据权利要求1所述的一种三复合电触头制造工艺，其特征在于：所述的稀土材料层(3)采用铼元素的稀土材料。
3.根据权利要求1所述的一种三复合电触头制造工艺，其特征在于：所述的铁板退火软化是在氩气保护炉中退火，所述的退火温度为700℃-950℃，保温4小时后随炉冷却到150℃~50℃出炉，然后在空气中冷却。
4.根据权利要求1所述的一种三复合电触头制造工艺，其特征在于：所述的铜板退火刨面是在真空炉中400-600℃氮气保护炉退火，保温4小时后随炉冷却到50-90℃出炉后刨削两表面及四边的尺寸。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种三复合电触头制造工艺，其特征在于：所述的银合金板、所述的铜板、所述的稀土板、所述的铁板的抛光是将银合金板、铜板、铁板、稀土板面用盐酸酸洗去氧化皮后进行粗砂头抛光，去除氧化膜，再用砂皮清砂表面；所述的银合金板、所述的铜板、所述的稀土板、所述的铁板的酸洗是将银合金板、铜板、铁板、稀土板用四氯化碳进行清洗互叠面、晾干后，将银合金板、铜板、铁板、稀土板叠齐，四边成为统一齐整。
6.根据权利要求1所述的一种三复合电触头制造工艺，其特征在于：所述的氩气保护焊是将叠齐的所述的银合金板、所述的铜板、所述的稀土板、所述的铁板放在专用夹具内夹紧、夹平，用氩弧焊将三个边相互焊牢；再去净所述的三个边焊堆点，然后再用氩弧焊焊住未焊接的一边。
7.根据权利要求1所述的一种三复合电触头制造工艺，其特征在于：所述的热轧是将已进行周边焊接的板进入炉子，温度为500℃-700℃，保温1.5～2小时后当即取出炉子热轧成为复合板，所述的热轧过程中分三次轧制成型，第一次轧制进给量为20-30％、第二次轧制进给量为50-60％、其余为第三次轧制进给量。
8.根据权利要求1所述的一种三复合电触头制造工艺，其特征在于：所述的扩散处理是将热轧后的所述的复合板放入炉子，温度为550℃-650℃，保温3小时后随炉冷却到100℃～160℃，出炉空冷；所述的冷轧是将所述的扩散处理后的复合板进行表面清洗处理，然后进行二道冷轧，第一道冷轧压下量约为压下总量50％以上。
9.根据权利要求1所述的一种三复合电触头制造工艺，其特征在于：所述的扩散退火是将所述的冷轧完成后的复合板放入箱式炉子，温度为620℃，所述的复合板厚1mm左右保温3小时，板厚2mm左右保温5小时；然后随炉冷却到200℃-300℃时，出炉空冷。
10.根据权利要求1所述的一种三复合电触头制造工艺，其特征在于：所述的第一次退火是将所述的复合板毛坯料进行退火处理，消除应力，退火温度控制在300-450℃，保温2-3小时；所述的第二次退火是将成型好的所述的复合板半成品进行退火处理，消除应力，退火温度控制在300-450℃，保温2-3小时。
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