CN201498609U - 用侧面复合金属板带材冲制成的导电连接片及其带材 - Google Patents

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Abstract

一种用侧面复合金属板带材冲制成的导电连接片,包括至少两个金属片,其中有一个或两个铜金属片或镍金属片,其余为较铜或镍廉价的其它金属片,各金属片沿所述导电连接片的长度方向排列,相邻金属片之间在端面紧密结合。该导电连接片利用了侧面复合金属板带材的组合优势,能够满足整体高导电性和过渡焊接部件要求,可以显著节约稀缺金属,实现各部件过渡连接功能的同时又避免了搭接所带来的负面影响,提高了废料回收利用价值。

Description

用侧面复合金属板带材冲制成的导电连接片及其带材
技术领域
本实用新型涉及一种用侧面复合金属板带材冲制成的导电连接片及其带材,可用于电子、电器、电池、电动交通工具等领域所大量采用的导电连接元件。
背景技术
目前在电子、电器、电池、电动交通工具等领域需大量采用导电连接件,其配对连接的部件材质主要包括钢、镍、铝、铜、不锈钢等,导电连接件本身的材质均为金属,尤其以镍、铜材料居多。铜虽然具有很好导电导热、较好的机械性能、一定的耐蚀性等特点,但在与非铜异质材料的零部件(如钢、镍等)配对连接时,常遇到焊接困难或焊接质量不牢的问题;而镍虽有较好的电学、力学、耐蚀性、焊接性等综合特性,但其稀缺的资源导致其价格一直在常用金属中处于居高地位。另外须指出的是,铜与钢、铝相比,也相对属于较稀缺金属材料。因此节约替代纯镍、纯铜之类稀缺金属和解决异种材料焊接困难一直是导电连接件材料设计中值得关注的问题。
目前在上述导电连接件可达到节约替代稀缺金属效果的实践中,国内外各厂家主要采取叠层复合结构(或称三明治结构)的材料。但从其制备过程、使用性能、回收成本等方面还存在一些至今还很难解决的问题:
1)目前大量采用的电镀或化学镀层法,在制造过程中需要使用和排放大量酸、碱等化学物质,对环境污染十分严重,即使采用了排放处理,间接增加了生产成本。
2)电镀或化学镀法制备的覆材在性能上与单一材料(如纯镍)性能尚存在较大差异。例如,镀镍钢带由于基体层为低碳钢(较纯镍材电导率低),整体材料的电阻率较纯镍高出40%以上,镀镍不锈钢的电阻率同样原因则高出纯镍6倍以上。这些材料如用于电池部件的连接,都较原使用的纯镍导电连接件大大增加了电池的内阻,不利于提高电池容量和使用寿命。
3)轧制覆层法虽在导电性、力学性能、耐蚀性等方面已十分接近甚至优于单一金属,但存在焊接质量及回收成本等方面的问题使之难以推广。仍以替代纯镍为例,其轧制覆层的设计为外表层纯镍,中间层材料则应包括不锈钢、铜,该叠层结构中异种材料的热膨胀系数、熔点温度差易导致焊接表面焊核突起或低熔点材料铜溢出,从而影响外观质量及装配,甚至引起接触电阻增大;另外,轧制覆层法在加工过程中不可避免的边角料,由于边角料中各材料组元间为物理冶金结合,且结合面平行于板带材外表面,使之无法实现稀缺金属层(如镍)与贱金属(如不锈钢或铜)层的分离回收,从而大大降低了材料的回收利用价值。
而在解决异种材料焊接困难方面,导电连接件目前基本采用异种材料搭接焊接结构或叠层复合材料结构。
异种材料搭接焊接结构无法解决搭接部分接触电阻高的问题。此设计中,首先选取与待连接两部件材质相对应的易焊接材料进行层叠搭接焊接,此时组成导电连接件,然后将该导电连接件沿长度方向的两端分别与待连接的部件进行配对焊接(大多情况下就是同种材料间的焊接)。非常明显,该导电连接件本身的层叠搭接部分存在较大的接触电阻,一方面接触电阻增大会引起局部发热造成阻值不稳定,更严重的是降低了导电连接件的导电能力。另外实际上,异种材料的搭接和接触电阻的增大现象间接意味着材料消耗量增大。
叠层复合材料结构的导电连接件其两外表层则分别选取与待焊接异质部件相对应的易焊接材料,例如要连接镍部件和铜部件,则两者之间的导电连接片应设计成铜/镍叠层复合结构。此种设计虽然导电连接件无搭接部分,从而很大程度地降低了异种材料间的接触电阻,但与前述相同,其与部件焊接后的外观质量及材料制造过程中的回收利用价值仍难以令人满意。
发明内容
为解决现有导电连接件技术存在的上述问题,本实用新型提供一种用侧面复合金属板带材冲制成的导电连接片,以及用于冲制该导电连接片的一种侧面复合金属板带材,该导电连接片充分利用了侧面复合金属材料的组合优势,可以显著节约稀缺金属,实现各部件过渡连接功能的同时又避免了搭接所带来的负面影响,提高了废料回收利用价值。
本实用新型的用侧面复合金属板带材冲制成的导电连接片,包括至少两个金属片,其中有一个或两个铜金属片或镍金属片,其余为较铜或镍廉价的其它金属片,各金属片沿所述导电连接片的长度方向排列,相邻金属片之间在端面紧密结合。
所述铜金属片或镍金属片的厚度与其它金属片的厚度相同,且相邻金属片之间无搭接。
用于冲制上述导电连接片的侧面复合金属板带材,包括至少两种金属带,一种是铜带或镍带,其余是较铜带或镍带相对廉价的其它金属带,相邻金属带之间在相邻侧面牢固结合。所有金属带的厚度最好相同。
本实用新型优于目前的设计技术方案,实现了以下三方面的有益效果。
1、可显著节约稀缺金属
对于原设计的纯铜导电连接片,可采用较纯铜设计稍厚的铜/铝/铜侧面复合结构的板带材制备出长度尺寸和宽度尺寸与原(纯铜材质)设计一样的节铜型导电连接片,这是由于铝的比重较铜轻很多,可确保本节铜型导电连接片在整体导电性接近甚至优于原设计的纯铜导电连接片情况下,实现整体减重,即达到节铜的目的。对于原设计的纯镍导电连接片,可采用完全同样尺寸的镍/铜/镍侧面复合结构的导电连接片替代,从而达到节镍目标。在上述两种情况下,只要保证采用本实用新型方案的导电连接片沿长度方向的两端留有足够配对焊接部位的铜材或镍材部分,即可保证在不改变或稍调整原焊接工艺情况下实现本实用新型的导电连接片与待连接部件的牢固焊接。
2、实现各部件过渡连接功能的同时又避免了搭接所带来的负面影响。
当待连接部件材质不同时,本实用新型的导电连接片的组元金属材料必须考虑与异种材料部件配对焊接的要求,即选取与待连接两部件相对应的易焊接板带材进行侧面复合,必要时中间加过渡金属同样进行侧面复合,以确保各金属间侧面连接牢固,侧面复合工序完成后的板带再经加工可得到最终尺寸的导电连接件,此时的导电连接件两端位置的相应材料则非常容易与待连接部件实现分别配对焊接了。
侧面复合金属的方法可采用激光焊接、电子束焊接、特殊轧制复合等方法,整个侧面复合过程各组元金属间无需搭接(即复合时同一厚度),可确保各金属材料在侧面牢固结合,因此避免了搭接所带来的接触电阻增大的负面影响。
3、提高了废料回收利用价值。
传统的层叠金属轧制覆层法由于各层叠材料之间的结合为物理冶金键合,且结合面平行于板带材外表面,使之边角料无法实现稀缺金属层与较廉价金属间的分离回收,从而大大降低了材料的回收利用价值。而用于制备本实用新型导电连接片的侧面复合板带在加工过程中形成的各种边角料则非常容易实现组元金属的分类回收,这是由于侧面复合材料的结合面垂直于板带材表面,此时用剪切工具沿结合面剪切分离成不同的材料就变得非常容易了,即有利于材料分类回收。分类回收对提高各材料回用价值、降低回收成本具有重要意义,实际上这也间接意味着达到了节约稀缺金属的目的。
附图说明
图1是其节镍导电连接片实施例1示意图;
图2是其节铜导电连接片实施例2示意图;
图3是其铝镍侧面复合的极耳实施例3示意图。
具体实施方式
以下结合实施例进一步说明。
实施例1:
原设计为厚度0.4mm、宽度4mm、总长度50mm,硬度状态为1/4硬的直条形纯镍导电连接片。
实施例1节镍导电连接片见图1,采用镍/铜/镍侧面复合金属结构。该节镍导电连接片包括一个铜金属片2和两个镍金属片1、3,各金属片沿该节镍导电连接片的长度方向排列,镍金属片1、3分别与铜金属片2的长度方向两端面对称牢固结合,铜金属片2和镍金属片1之间形成紧密接合的一结合面12,铜金属片2和镍金属片3之间形成紧密接合的另一结合面23,铜金属片2的横截面、镍金属片1、3的横截面均为矩形。该镍金属片1、3的厚度、宽度均与铜金属片2的厚度、宽度相同。
制备过程为:将两条0.5mm厚、宽度为6mm的软态镍带材和一条0.5mm厚、宽度为38mm厚的软态铜带材,铜带材在中间两镍带材对称设置在铜带材两侧,采用电子束焊接等工艺使各带材相邻侧面牢固面结合;侧面复合好的带材经轧制加工至0.4mm厚后,最后沿带材横向冲压成型图1直条形导电连接片,整体产品的外形尺寸与原设计完全相同,厚度0.4mm,宽度4mm,总长度50mm,其长度方向上铜金属片2两端对称的镍金属片1、3外形尺寸可确保与待连接部件的配对焊接,而且完全等同于原设计中与部件配对焊接的纯镍焊接部。本设计较传统设计节约纯镍达到了76%,且由于纯铜金属片2的导电性远远优于纯镍,本导电连接片较原设计的导电连接片的沿长度方向的导电能力提高了近60%。
根据具体产品设计要求,铜金属片2的宽度和厚度之比、镍金属片1、3的宽度和厚度之比均可为1∶0.05-0.3。
实施例2:
原设计为厚度0.4mm、宽度4mm、长度50mm,半硬态的纯铜导电连接片。
实施例2节铜导电连接片见图2,采用铜/铝/铜侧面复合金属结构。该节铜导电连接片具有铝金属片2和两个铜金属片1、3,在铝金属片2的长度方向两端面对称牢固结合铜金属片1、3,铝金属片2和铜金属片1之间形成紧密面接合的一结合面12,铝金属片2和铜金属片3之间形成紧密面接合的另一结合面23,铝金属片2的横截面、铜金属片1、3的横截面均为矩形。该铜金属片1、3的厚度、宽度均与铝金属片2的厚度、宽度相同。
制备过程为:将两条0.8mm厚、宽度为6mm、1/4硬态铜带材和一条0.8mm厚、宽度为38mm厚的1/4硬态铝带材,铝带材在中间两铜带材对称设置在铝带材两侧,采用电子束焊接等工艺使各带材相邻侧面牢固面结合;侧面复合好的带材经轧制加工至0.6mm厚后,最后沿带材横向冲压,即可制备成图2节铜直条形导电连接片,其厚度0.6mm、宽度4mm、总长度50mm,整体产品的除厚度稍有变化外,其余外形尺寸与原设计完全相同。其中该节铜直条形导电连接片长度方向上两端对称的铜金属片1、3外形尺寸可确保与待连接部件的配对焊接,且容易实现。此节铜直条导电连接片整体电导率与原设计相同,且由于纯铝的密度远远低于纯铜,即使新设计的导电连接片较原设计的导电连接片稍加厚,但总重量也只有原设计同样导电能力纯铜片的70%,用铜量则约为原设计的64%。
根据具体产品设计要求,铝金属片2的宽度和厚度之比、铜金属片1、3的宽度和厚度之比均可为1∶0.05-0.3。
实施例3:
一种铝壳锂离子电池所用的极耳(也可理解为导电连接片)为铝镍复合带(相应厚度比例为1∶2)冲成的直条形元件(0.15mm*3mm*40mm,厚*宽*长)或铝/镍搭接型转焊片(铝带和镍带厚度为0.15mm,宽度为3mm,铝带长度36mm,镍带长度为10mm,两材料搭接重叠长度为6mm),
实施例3为采用本实用新型的铝镍侧面复合结构的极耳(或理解为导电连接片),参考图3。该极耳具有铝金属片2,在铝金属片2的长度方向一个端面牢固结合有镍金属片1,铝金属片2和镍金属片1之间形成紧密面接合的一结合面12,铝金属片2的横截面、镍金属片1的横截面均为矩形。该镍金属片1的厚度、宽度均与铝金属片2的厚度、宽度相同。
该极耳的制备过程为:将一条0.8mm厚、宽度为6mm半硬态纯镍带材和一条0.8mm厚、宽度为44mm厚的软态铝带材,采用电子束焊接或激光焊接工艺使两带材相邻侧面牢固面结合;侧面复合好的带材经轧制及中间必要的软化退火加工至0.15mm厚后,最后沿带材横向冲压,即可制成图3极耳(或直条形导电连接片),其厚度0.15mm、宽度3mm、总长度40mm,外形尺寸与原设计完全相同,其中镍金属片1和铝金属片2分别与镍部件和铝壳对应焊接,因而焊接质量十分牢固且稳定。此设计的导电能力沿带材长度方向较原铝镍复合带极耳提高了15%以上,而较搭接型转焊片提高20%以上;从节镍效果来看,新设计较铝镍复合带极耳节省纯镍77%(尚未计算铝镍复合带回收镍的损失),较搭接型节省镍40%。
根据具体产品设计要求,铝金属片2的宽度和厚度之比、镍金属片1的宽度和厚度之比均为1∶0.03-0.15。

Claims (4)

1.一种用侧面复合金属板带材冲制成的导电连接片,其特征是包括至少两个金属片,其中有一个或两个铜金属片或镍金属片,其余为较铜或镍廉价的其它金属片,各金属片沿所述导电连接片的长度方向排列,相邻金属片之间在端面紧密结合。
2.根据权利要求1所述的导电连接片,其特征是:所述铜金属片或镍金属片的厚度与其它金属片的厚度相同,且相邻金属片之间无搭接。
3.用于冲制权利要求1所述导电连接片的侧面复合金属板带材,其特征是包括至少两种金属带,一种是铜带或镍带,其余是较铜带或镍带相对廉价的其它金属带,相邻金属带之间在相邻侧面牢固结合。
4.根据权利要求3所述的侧面复合金属板带材,其特征是:所述所有金属带的厚度相同。
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CN109585762A (zh) * 2017-09-28 2019-04-05 江苏津谊新能源科技有限公司 一种电池组合连接片
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