诸如电接触弹簧的金属条状产品及其制造方法技术

本发明专利技术涉及金属条状构件（１），其包含厚度小于３ｍｍ且至少邻接的一个面（３）由具有至少１０ｗｔ％的铬含量的基底合金构成的金属条（２）。在金属条的至少一面上的基底合金上设有镍、钌、钴、钯或它们的合金的表面层（４）。将碳和／或氮原子（５）溶入与表面层邻接的基底合金中提供压应力，并且在所述基底合金中基本上不存在碳化物和／或氮化物。本发明专利技术还涉及用这种金属条状构件制成的弹性电接触弹簧构件以及制造这种金属条状构件的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及按照权利要求1的前序部分的金属条状构件及制造这 种金属条状构件的方法。金属条状构件为诸如用作移动电话、计算机等的电子设备的触臂。 现有技术公开了对于这些触臂要满足的要求的不同解决方案。这些要求为一低接触电阻一优良导电性一优良弹性特征一高疲劳强度一高耐腐蚀性诸如不锈钢或镍基合金等含有至少10%铬含量的合金由于在表 面上存在惰态的氧化铬层而具有优良的抗腐蚀性。此外，这些材料具 有优良的弹性而使它们适合于作为接触弹簧的材料。然而，氧化铬层 构成高电阻，从而这些材料本身不适合作为接触材料。数年来，曾提出过用不锈钢制成并镀有诸如镍、铜或锡等材料的 弹性接触臂。US 3,837,818公开了 一种由夹在两层不锈钢之间的铜制成的条形 接触条构件以便获得良好的弹性特征与良好的导电性。将一层金配置 在不锈钢上来获得低接触电阻。EP 604 856 Bl公开了一种用镀有镍的不锈钢制成的条形接触条 构件，其中在镍镀层上镀有贵金属、锡或锡合金。这一现有技术的问题在于在某些环境下的疲劳强度有可能不足。 当将金属条状构件用作接触材料并反复弯曲时，条形构件的至少一面 会遭受动态拉应力。 一段时间之后，这些拉应力可导致疲劳故障。如 果存在微裂紋且材料经受包含拉应力的动态负荷，则会经常出现材料疲劳故障。WO 2004/007789公开了用含碳和/或氮的气体表面硬化不锈钢制 品的方法，使碳和/或氮原子渗透通过制品的表面，该方法包括在活化 表面上施加Ni、 Ru、 Co或Pd的表层以防止重新钝化。表面硬化是 在产生氮化物或碳化物的温度以下进行的。本专利技术的目的不限于电子设备的接触臂，也适用于诸如用在压缩 机、车辆悬挂系统等中的瓣阀或簧片阀等经受动态拉应力的其它条形 制品上。本专利技术的目的为提供具有与现有技术相比改进了的性质的金属条 状构件以及制造这种金属条状构件的方法。按照本专利技术的金属条状构件包括厚度小于3mm的金属条，并且 其至少邻接的 一个面由包含具有至少10wt%的铬含量的基底合金构 成，并且其中在上述金属条的至少一个面上的基底合金上设有镍、钌、 钴、钯或它们的合金的与表面面层，并且其特征在于将碳和/或氮原子 溶入与表面层邻接的基底合金中提供压应力，并且在基底合金中基本 上不存在碳化物和/或氮化物。溶入邻接表面层的基底合金中的碳原子 和/或氮原子所导致的压应力至少部分地抵消了由于弯曲条形构件而 导致的弯曲应力。如果碳原子和/或氮原子溶入基底材料中但不产生碳 化物或氮化物，可保持耐腐蚀性。再者，与周围的材料相比碳化物或 氮化物是相对脆性的，如果它们存在的话，有可能降低所谓的抗裂性 而加速疲劳故障。按照本专利技术的一实施方案，基底合金为不锈钢或镍基合金。不锈 钢以铁作为基底材料，而镍基合金以镍作为基底材料。除了铬含量， 镍基合金可包含钴、铝及其它合金元素。按照优选实施方案，金属条完全由基底合金制成。按照一实施方案，基底合金为沉淀硬化不锈钢，优选为马氏体沉 淀^_化不锈钢。按照本专利技术，金属条状构件两面都可设有所述表面层。当在使用 时要求金属薄条构件的两面都与其它接触构件接触，和/或如果在使用时金属条状构件的两面都会受到拉应力时，这样做是合适的。按照一实施例，金属条是冷轧的并具有1000MPa的最小抗拉强 度。金属薄板冷轧增进其机械强度，但在表面中引发内部拉伸应力。 通过在邻接表面的材料中溶入碳和/或氮原子，能提供压应力以增进疲 劳强度。表面层的平均厚度可小于2pm，优选小于0.3pm。测试结果显示 有可能通过这些厚度的表面层来表面硬化。金属条状构件可用作弹性、电接触条构件。金属条状构件也可用在所谓瓣阀或簧片阀中，在其中该阀构件包 含覆盖阀口并只在一端固定的弹性条构件。这些阀通常用在压缩机中， 并且经受强大的动态拉应力。本专利技术进一步涉及制造金属条状构件的方法，该方法包括下述步骤一提供厚度小于3mm的金属条且其至少邻接的一个面由具有至少10wt"/。铬含量的基底合金构成，一去除金属条至少一个面上的基底合金上的氧化物层， 一用镍、钌、钴、钯或其合金的表面层涂覆所述金属条面， 一利用包含碳和/或氮的气体通过所述表面层表面硬化所述基底合金，从而碳和/或氮原子渗透通过表面层，使碳和/或氮原子溶入与力，这一表面硬化是在低于产生碳化物和/或氮化物的温度下进行的。 按照本专利技术的一实施方案，该表面硬化是一渗氮过程，它是在低 于生成氮化物的温度下，优选在低于大约450X:下，用诸如NH3等含 氮气体进行的。另一种方法是，该表面硬化是在低于产生碳化物的温度下，优选 低于大约550。C下，更优选低于大约510。C下用诸如CO等含碳气体的 渗碳。按照一实施方案，金属条完全是用基底合金制成的，其中该基底 合金为沉淀硬化不锈钢，优选为马氏体沉淀硬化不锈钢。在高温下的表面硬化期间，基底合金沉淀硬化不形成氮化物或碳化物。用这一方 法，能避免表面上的硬度与基底合金中心部分的硬度之间的过大差别。 可用化学或电解镀敷方法施加表面层。另一种方法是用诸如电子束蒸发等物理气相沉积施加表面层。在按照本专利技术的方法的优选实施方案中，以连续的巻到巻(rollto roll)工艺将金属条带通过电子束蒸发室，在该电子束蒸发室中施加表 面层，然后从金属条带上切下金属条。在进入电子束蒸发室之前，可令所述金属条带通过刻蚀室，在其 中进行离子辅助的刻蚀以除去氧化物层。在按照本专利技术的方法的实施方案中，在表面硬化之前将所述金属 条弯曲成要求的形状。下面将参照附图说明本专利技术，附图中图1公开了按照本专利技术的第一实施方案的金属条状构件的一部分，图2为按照本专利技术的第二实施方案的金属条状构件的一部分， 图3为按照本专利技术的第三实施方案的金属条状构件的一部分， 图4为用按照本专利技术的金属条制成的在断开位置上的弹性电接触 弹簧构件，以及图5为在闭合位置上的按照图4的接触弹簧构件。 按照图1的金属条状构件1包括厚度为3mm且用奥氏体不锈钢 AISI 304制成的金属条2。该金属条在第一面3上复盖有平均厚度为 0.2pni的镍层4。与不锈钢相比这一镍层具有相对低的接触电阻并且 提供接触面13。该镍层是在不锈钢表面在100ml 15% w/w盐酸+lml 35%过氧化氬溶液中去惰性15秒后在伍德镀镍槽(Wood's nickel bath)中镀敷的。不锈钢包含邻接镍层4的"S相"层5。 S相也称 作"膨胀奥氏体"并包含溶入不锈钢中的氮原子(或碳原子)。这一 膨胀奥氏体在材料中提供压应力。S-相是在注满纯NH3的炉中在429 °C下通过镍层表面硬化不锈钢17小时30分钟得到的。在这一温度下 进行表面硬化时，不形成氮化铬。从而保持了游离铬成份并借此保持耐腐蚀性。此外，由于不存在脆性氮化铬而降低了疲劳故障的风险。按照图2的金属条状构件1对应于按照图1的金属条状构件，但 在不锈钢条2的3、 8两面都设有镍层4与S相层5。因此，按照图2 的金属条状构件在两面都具有接触面。按照图1与2的金属条状构件1包含完全用不锈钢制成的金属条 2并分别在其一面或两面具有镍层。按照图3的金属条状构件1包含 用夹心材料制成的金属条。铜的中央核心层7夹在两层不锈钢6之间。 这一实施方案保证同时获得良好的导电性与良好的弹性。图4公开了用按照图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属条状构件（１），其包括厚度小于３ｍｍ且至少邻接的一个面（３）由具有至少１０ｗｔ％的铬含量的基底合金构成的金属条（２），并且在所述金属条的至少一面上的基底合金上设有镍、钌、钴、钯或它们的合金的表面层（４），其特征在于将碳和／或氮原子（５）溶入与表面层邻接的基底合金中提供压应力，及在所述基底合金中基本上不存在碳化物和／或氮化物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：FT彼特森，T克瑞斯特兰森，RB弗兰德森，MAJ索莫斯，
申请(专利权)人：桑德维克知识产权股份公司，
类型：发明
国别省市：SE[]