[发明专利]诸如电接触弹簧的金属条状产品及其制造方法

说明书

本发明涉及按照权利要求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：

-低接触电阻

-优良导电性

-优良弹性特征

-高疲劳强度

-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。

US3,837,818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。

EP604 856B1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。如果存在微裂纹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。

WO2004/007789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。

本发明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。

本发明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。

按照本发明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。

按照本发明的一实施方案，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，优选为马氏体沉淀硬化不锈钢。

按照本发明，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2μm，优选小于0.3μm。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。

本发明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：

-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，

-去除金属条至少一个面上的基底合金上的氧化物层，

-用镍、钌、钴、钯或其合金的表面层涂覆所述金属条面，