一种高强度高导电性弹簧触指及其制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种高强度高导电性弹簧触指，所述弹簧触指为具有椭圆截面的圈簧结构，椭圆截面的长轴沿圈簧的轴向方向，所述弹簧触指包括如下质量份的组分：铜90‑100份、锆0.01‑0.5份、铬0.5‑1.5份、稀土硅镁合金0.1‑1份；其中所述稀土硅镁合金中包括稀土铈、硅、钛、铁、镁元素。该弹簧触指同时兼具有良好的导电性、高极限抗拉强度、回弹性好、低成本、环保无污染的优点，且易于加工成型。

A high strength and high conductivity spring finger and its preparation process

【技术实现步骤摘要】
一种高强度高导电性弹簧触指及其制备工艺
本专利技术涉及弹簧触指加工
，具体涉及一种高强度高导电性弹簧触指及其制备工艺。
技术介绍
弹簧触指是指可以在很小空间内传送强电流，同时也可以用作纯粹的机械连接的一种特殊弹簧。弹簧触指适合在多种静态或动态的中高压环境下使用，弹簧触指的大小和独立的线圈圈数使弹簧适用于各种电接触设计，并以最多的接触点作为最佳的载流能力电气或EMI屏蔽使用，每个线圈将独立补偿接触和表面变化，它允许更广泛的配件之间的公差，多个接触点增加导电率，而且使用寿命更长。目前弹簧触指广泛应用于各种行业的电源接触，包括医疗电子、医疗器械、航空航天、能源、汽车等。弹簧触指对强度、弹性和导电性有较高的要求，目前弹簧触指材料主要选用优质的铍青铜或铜铬锆合金，铍青铜是一种综合性能优良的有色合金弹性材料，分为高强型和高导型之分，高强型铍青铜较高导型铍青铜强度较高，但其导电率较低，高强型铍青铜能满足制备的弹簧触指的要求，高强型铍青铜经热处理后具有高强度、高耐热性，但其导电性不能满足要求，而且高强型铍青铜中的铍是一种污染环境和致癌的金属元素，生产成本较高；现有的铜铬锆合金兼具有高导性能和一定的强度，为电性的时效强化型合金，但是铜铬锆合金的弹性性能较低，并且在温度大于560℃时，强度下降较快，热稳定性差。因此，亟需研发出一种高极限抗拉强度、高导电性、回弹性好、低成本、环保无污染的弹簧触指以满足市场需求。
技术实现思路
为了解决上述
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种高强度高导电性弹簧触指，其同时兼具有良好的导电性、高极限抗拉强度、回弹性好、低成本、环保无污染的优点，且易于加工成型。此外，本专利技术还提供一种高强度高导电性弹簧触指的制备工艺。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术的第一方面，提供一种高强度高导电性弹簧触指，所述弹簧触指为具有椭圆截面的圈簧结构，椭圆截面的长轴沿圈簧的轴向方向，所述弹簧触指包括如下质量份的组分：铜90-100份、锆0.01-0.5份、铬0.5-1.5份、稀土硅镁合金0.1-1份；其中所述稀土硅镁合金中包括稀土铈、硅、钛、铁、镁元素。优选地，所述稀土硅镁合金配比按照质量百分数计为：稀土铈0.3-0.5％、硅0.01-0.15％、钛0.05-0.5％、铁0.05-0.5％，余量为镁。稀土硅镁合金中的稀土铈使得弹簧触指具有较高的耐高温性能及优异的耐腐蚀性能，硅能够提高弹簧触指的弹性极限、屈服点和抗拉强度，且高熔点的硅、钛、铁金属元素与铜、锆、铬之间形成强化相，充分提高了弹簧触指的强度、弹性性能及热稳定性能。优选地，所述弹簧触指线材的抗拉强度为580-700MPa，电导率为72-86％IACS，硬度为150-170HV。本专利技术的第二方面，提供一种上述高强度高导电性弹簧触指的制备工艺，包括以下步骤：S1、将铜、锆、铬、稀土硅镁合金按照相应的配比进行真空熔炼、保温、冷却，然后经加工得到弹簧触指棒料，弹簧触指棒料的直径为20-38mm；S2、将步骤S1中制得的弹簧触指棒料经过多道次连续拉拔处理，然后再经固溶处理、时效处理得到目标直径的弹簧触指线材，弹簧触指线材的直径为0.15-3mm；S3、将步骤S2中制得的弹簧触指线材根据成品的参数采用绕簧机进行绕簧处理得到开口半成品斜圈弹簧；S4、将步骤S3中经绕制得到的半成品斜圈弹簧的两端焊接在一起形成封闭环形弹簧，再进行去应力热处理，经去应力热处理后在其表面进行镀层处理，形成一层金属镀层，即得弹簧触指成品。可采用电子束，激光或氩弧焊的方法进行焊接。优选地，所述步骤S1中，所述真空熔炼过程为：在真空度为6.0×10-2Pa，温度为1300-1360℃的条件下，将铜加入至真空炉中完全融化后，再加入铬和锆，温度控制在1450-1500℃，直至完全融化后，再加入稀土硅镁合金，温度控制在1600-1700℃，保温1-2h。优选地，所述步骤S2中，所述固溶处理过程为：将经过拉拔处理得到的弹簧触指线材加热至950-1000℃，保温2-4h后，然后在0-10℃温度下进行淬火处理；所述时效处理过程为：将经过淬火处理后的弹簧触指线材再次加热至500-600℃，保温4-6h，然后随炉冷却至室温。将弹簧触指线材经过固溶处理及时效处理，使其强度和导电性能得到进一步提高。优选地，所述步骤S2中，在进行时效处理后的弹簧触指线材表面进行抛光处理，形成光洁的金属表面。优选地，所述步骤S4，所述金属镀层为镍镀层、银镀层、金镀层。其中，银质导电性能最好，广泛适用于电气和电子应用，银镀层适用于对导电性和防腐蚀性要求较高的领域；金镀层是电子产品中常用的表面处理方法，能提高接触性能和防腐蚀性；镍是最重要的电镀金属，因为它有突出的化学和物理特性，镍镀层表面光泽度高，有较高的抗腐蚀性和延展性，能使表面平滑。优选地，所述步骤S4中，所述去应力热处理在真空炉中进行，温度为200-400℃，保温时间为2-6h。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术中的弹簧触指为具有椭圆截面的圈簧结构，椭圆截面的长轴沿圈簧的轴向方向，保证了弹簧触指与静接触头的刚性触指之间具有较大的接触面，较小的接触电阻，同时弹簧触指的材料为铜、锆、铬、稀土硅镁合金，通过各原料合理的配比，制备出的弹簧触指具有良好的导电性、高极限抗拉强度，热稳定性较高，且回弹性好、低成本、环保无污染，易于加工成型。采用本专利技术中制备工艺，材料的利用率较高，得到的弹簧触指的组织分布均匀，材料无偏析，综合性能优良，产品质量稳定。附图说明下面结合附图与具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。图1为本专利技术中弹簧触指的结构示意图；图2为本专利技术中弹簧触指的制备工艺流程图。具体实施方式实施例1本实施例中弹簧触指为具有椭圆截面的圈簧结构，椭圆截面的长轴沿圈簧的轴向方向(如图1所示)，弹簧触指包括如下质量份的组分：铜96份、锆0.1份、铬1.2份、稀土硅镁合金1份；其中稀土硅镁合金配比按照质量百分数计为：稀土铈0.3％、硅0.1％、钛0.2％、铁0.5％，余量为镁。如图2所示，本专利技术中弹簧触指的制备工艺为：S1、在真空度为6.0×10-2Pa，温度为1360℃的条件下，将铜放入石墨坩埚中，再放至真空炉中完全融化后，向其中加入铬和锆，温度控制在1450℃，直至完全融化后，再加入稀土硅镁合金，温度控制在1650℃，保温2h后冷却，然后经加工得到弹簧触指棒料，弹簧触指棒料的直径为32mm；S2、将步骤S1中制得的弹簧触指棒料经过多道次连续拉拔处理，然后再经固溶处理即将经过拉拔处理得到的弹簧触指线材加热至950℃，保温4h后，然后在0℃温度下进行淬火处理，再经时效处理即将经过淬火处理后的弹簧触指线材再次加热至600℃，保温4h，然后随炉冷却至室温，得到目标直径的弹簧触指线材，弹簧触指线材的直径为0.3mm，然后对弹簧触指线材表面进行抛光处理，形成光洁的金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度高导电性弹簧触指，其特征在于，所述弹簧触指为具有椭圆截面的圈簧结构，椭圆截面的长轴沿圈簧的轴向方向，所述弹簧触指包括如下质量份的组分：铜90-100份、锆0.01-0.5份、铬0.5-1.5份、稀土硅镁合金0.1-1份；其中所述稀土硅镁合金中包括稀土铈、硅、钛、铁、镁元素。/n

【技术特征摘要】
1.一种高强度高导电性弹簧触指，其特征在于，所述弹簧触指为具有椭圆截面的圈簧结构，椭圆截面的长轴沿圈簧的轴向方向，所述弹簧触指包括如下质量份的组分：铜90-100份、锆0.01-0.5份、铬0.5-1.5份、稀土硅镁合金0.1-1份；其中所述稀土硅镁合金中包括稀土铈、硅、钛、铁、镁元素。


2.根据权利要求1所述的高强度高导电性弹簧触指，其特征在于，所述稀土硅镁合金配比按照质量百分数计为：稀土铈0.3-0.5％、硅0.01-0.15％、钛0.05-0.5％、铁0.05-0.5％，余量为镁。


3.根据权利要求2所述的高强度高导电性弹簧触指，其特征在于，所述弹簧触指线材的抗拉强度为580-700MPa，电导率为72-86％IACS，硬度为150-170HV。


4.一种如权利要求1所述的高强度高导电性弹簧触指的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将铜、锆、铬、稀土硅镁合金按照相应的配比进行真空熔炼、保温、冷却，然后经加工得到弹簧触指棒料；
S2、将步骤S1中制得的弹簧触指棒料经过多道次连续拉拔处理，然后再经固溶处理、时效处理得到目标直径的弹簧触指线材；
S3、将步骤S2中制得的弹簧触指线材根据成品的参数采用绕簧机进行绕簧处理得到开口半成品斜圈弹簧；
S4、将步骤S3中经绕制得到的半成品斜圈弹簧的两端焊接在一起形成封闭环形弹簧，再进行去应力热处理，经去应力热处理后在...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋振华，
申请(专利权)人：上海钦滨新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31