一种熔断器用复合熔体材料及其制备方法与流程

本发明涉及熔体材料领域，具体是一种种熔断器用复合熔体材料及其制备方法。

背景技术：

1、熔断器是指当电流超过规定值时，以本身产生的热量使熔体熔断，断开电路的一种电器，广泛应用于高低压配电系统和控制系统以及用电设备中，作为短路和过电流的保护器，是应用最普遍的保护器件之一。

2、过去由于技术的限制，银长期作为制造熔体的主要材料，造成了生产成本的增加和稀缺资源的严重浪费。随着现代复合材料技术的发展，已出现多种可实现不同材料稳定复合的工艺，如冷压复合法、热复合法、爆炸复合法等，它们将不同性能的材料复合制成具有超过自身组分性能的复合材料。基于现代复合技术的原理，已发展出可替代纯银熔体的复合材料。

3、银铜复合带是由银和铜两种材料沿接触面牢固结合的复合金属材料。目前，作为纯银带的替代材料，银铜复合带既保持了原来纯银带的快速熔断特性，又节约了贵金属银的材料成本，是一种理想的替代纯银熔断的材料，在低压电器和熔断器中得到了广泛应用。

4、如申请公开号为cn113564531a的中国发明专利，公开一种双层金属复合丝材的制作方法，包括选取一种廉金属丝材作为基材进行表面处理，选取一种贵金属作为靶材；并对基材和靶材进行表面处理；然后采用磁控溅射的方式在廉金属丝材表面镀一层贵金属薄膜，形成初步的双层金属复合丝材；然后对初步的双层金属复合丝材进行热处理；对热处理后的双层金属复合丝材进行拉拔至所需的尺寸，形成双层金属复合丝材成品。但是，该专利产品只能对丝材的整个外围镀一层贵金属，且从磁控溅射时的结构可以看出丝材镀膜厚度难以保证一致性，不能满足指定带材的某一面或者多面进行单独镀膜要求。

5、针对上述问题，本申请提供了一种制备所得银层厚度均匀，银层厚度尺寸可控，复合强度高等优点的熔断器用复合熔体材料制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种一种熔断器用复合熔体材料及其制备方法。

2、本发明所采取的技术方案如下：

3、作为本发明的第一个方面，提供一种熔断器用复合熔体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4、(a)铜带进行连续退火、表面处理和超声波清洗，获得表面清洁的铜带；

5、(b)将表面清洁的铜带表面进行反溅清洗和镀膜，获得单面镀防护层合金的复合熔体材料；

6、(c)将单面镀防护层合金的复合熔体材料另一侧未镀防护层的铜面进行反溅清洗和镀膜，获得双面镀防护层合金的复合熔体材料；

7、(d)通过型轧或者拉拔方式将双面镀防护层合金的复合熔体材料加工至成品尺寸，获得复合熔体材料。

8、进一步的，在所述步骤(a)中，连续退火温度为450～600℃，退火速度2～10m/min，保护气体为氢气或者氨分解气；表面处理时，采用直径为0.1～0.2mm的钢丝刷对铜带表面进行连续抛光。

9、进一步的，所述步骤（b）的具体步骤为：

10、将表面清洁的铜带紧密的绕在磁控溅射设备的滚筒上，绕有铜带的滚筒安装在磁控溅射镀膜机内部，同时在磁控溅射腔体中装入防护层合金靶材；

11、对磁控溅射设备腔体抽真空至1×10-4pa～6×10-3pa；将滚筒以10～30°/s角速度进行匀速自转，设置磁控溅射设备内腔加热至200～300℃；

12、充入氩气，设定氩气流量为30～50sccm，控制室内压力为2～3pa，设置射频电源功率为50～150w，对铜带表面进行反溅清洗3～15min；

13、设置偏压为50～100v，调节磁控电源功率为3～4.5kw，设置镀膜时间为1～60min进行磁控溅射镀膜；

14、镀膜完毕后关闭加热装置，待设备温度低于120℃以下时取出，获得单面镀防护层合金的复合熔体材料。

15、进一步的，所述步骤（c）的具体步骤为：

16、所述单面镀防护层合金的复合熔体材料，铜面向外紧密的绕在磁控溅射设备的滚筒上，将绕筒后的滚筒安装在磁控溅射镀膜机内部，对磁控溅射设备腔体抽真空至1×10-4pa～6×10-3pa；将滚筒以10～30°/s角速度进行匀速自转，设置磁控溅射设备内腔加热温度至200～300℃；

17、充入氩气，设定氩气流量为30～50sccm，控制内腔压力为2～3pa，设置射频电源功率为50～150w，对铜带表面进行反溅清洗3～15min；

18、设置偏压为50～100v，调节磁控电源功率为3～4.5kw，设置镀膜时间为1～60min进行磁控溅射镀膜；

19、镀膜完毕后关闭加热装置，待设备温度低于120℃以下时取出；获得双面镀防护层合金的复合熔体材料。

20、进一步的，在步骤(d)中，通过型轧或者拉拔工艺加工至需要的尺寸，经过多道次塑性变形加工，道次变形量控制在10～20％。

21、作为本发明的第二个方面，提供一种由上述制备方法所制备的一种熔断器用复合熔体材料。

22、进一步的，所述防护层厚度为0.0005～0.0200mm，所述防护层合金中银的质量百分含量为20～100%，余量为铜。

23、本发明的有益效果如下：

24、1.本发明提供一种熔断器用复合熔体材料的制备方法，相比于现有技术中的侧向复合工艺，所述制备的复合熔体材料具备银层厚度均匀，银层厚度尺寸可控，复合强度高等优点，所述制备方法成材率高，工序操作简单，生产周期短，提高生产效率。

25、2.本发明使用铜带作为基材紧密排列在滚筒上，能够满足指定带材的一面或者多面进行镀膜，从而减少贵金属的浪费。同时滚筒自带自转功能能够确保基材表面镀膜厚度的一致性，进而提高产品的稳定性能。

26、3.本发明复合熔体材料由铜带以及设置在所述铜带上下表面的防护层所构成，表面防护层厚度为0.0005～0.0200mm，所述防护层合金中银的质量百分含量为20～100%，余量为铜，采用银铜合金替代纯银作为表面防护层，具有更好的抗硫化能力，电阻低而稳定，熔断器长期通电过程中具有更低的功耗。

技术特征：

1.一种熔断器用复合熔体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的熔断器用复合熔体材料制备方法，其特征在于，在所述步骤(a)中，连续退火温度为450～600℃，退火速度2～10m/min，保护气体为氢气或者氨分解气；表面处理时，采用直径为0.1～0.2mm的钢丝刷对铜带表面进行连续抛光。

3.根据权利要求1所述的熔断器用复合熔体材料制备方法，其特征在于，所述步骤（b）的具体步骤为：

4.根据权利要求1所述的熔断器用复合熔体材料制备方法，其特征在于，所述步骤（c）的具体步骤为：

5.根据权利要求1所述的熔断器用复合熔体材料制备方法，其特征在于，在步骤(d)中，单次型轧或者拉拔工艺加工的变形量控制在10～20％。

6.如上述权利要求1-5任一所述的制备方法制备得到的一种熔断器用复合熔体材料。

7.根据权利要求6所述的一种熔断器用复合熔体材料，其特征在于，所述复合熔体材料由铜带（1）以及设置在所述铜带（1）上下表面的防护层（2）构成；所述防护层（2）厚度为0.0005～0.0200mm，所述防护层（2）合金中银的质量百分含量为20～100%，余量为铜。

技术总结
本发明提供一种熔断器用复合熔体材料，复合熔体材料由铜带以及设置在铜带上下表面的防护层组成。其制备方法包括以下步骤：铜带进行连续退火、表面处理和超声波清洗；将清洗后的铜带采用磁控溅射方式在上下表面镀防护层合金处理；最后通过型轧或者拉拔加工至所需尺寸，形成防护层/铜/防护层三层复合熔体材料。上述制备方法得到的复合熔体材料具备防护层厚度均匀、复层厚度尺寸可控、复合强度高等优点，所述制备方法成材率高，工序操作简单，生产周期短。

技术研发人员：曾海波,俎玉涛,刘立强,周鹏,万岱,宋林云,刘占中,林万焕
受保护的技术使用者：浙江福达合金材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16