[发明专利]复合传导部件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及制造复合传导部件的方法，由该方法生产的复合传导部件，和由该复合材料制成的电触点或连接件。本发明还涉及包括该复合材料带材的电和热器件。

背景技术

有许多工业应用在其中需要铜对铝的接合。例如，在其中要将铝导体连接于铜导体的设备中传导电流的情况中，通常使用一侧包含铜合金而另一侧包含铝合金的连接件。在这种连接件中，连接件的铜侧与铜导体匹配或结合，而连接件的铝侧与铝导体匹配或结合。连接件的铜部分和铝部分通常通过固态焊接方法接合，例如摩擦焊接或热压焊接，参见例如CA 1016255(A1)和GB 1331468。其它固态焊接技术诸如爆炸焊接或冷轧接合也产生良好的铝－铜接头。在电力输送中，使用大的连接件，因此焊接材料的相对成本不那么重要。然而，在电力输送和其它应用如汽车应用中都期望用铝导体替换铜导体。在这种情况中，需要大量的铝-铜连接件。此外，在由许多单独的蓄电池单元组成的锂离子蓄电池中，需要铜板和铝板之间的电连接。这种蓄电池是重要的，特别是对于电动车辆而言。由两种相异的金属组成的电连接件典型地是通过接合小块的相异的金属材料来制造的。通过摩擦焊接(对于铝-铜电连接件而言是最常用的技术)，每个连接件需要单独的焊接操作。

同样，对于热传导应用，将铜和铝组合起来的器件是重要的，并且已经在TW 429191中有所提及，其中借助摩擦焊接将铜盘连接于挤出的铝散热片，以便使材料在要被冷却或加热的场所的直接附近产生最大可能的热传导。

在上述提及的摩擦和爆炸焊接的焊接工艺中，需要使要被结合的部分自己移动，这是不利的且是成本高的，并且对于大型部件来说有时是不可能的。热压焊接或扩散焊接因需要将所要结合的部分加热而也有类似的缺点。

在太高温度进行的热压焊接或扩散焊接以及熔焊方法不适合于将铝与铜接合，因为在接头处形成大量的脆性金属间相并使其机械性质变差。

还可以通过摩擦搅拌焊接来结合相异的金属如铜和铝，这在例如EP 0615480中有所描述。

然而，这种摩擦搅拌焊接是不利的，在于它们经常包含缺陷如砂眼并且总是包含少量的金属间相，二者都可以降低接头的静态机械强度。还预期缺陷和金属间相都严重地降低疲劳强度，因为它们起到使应力局部集中的作用并由此缩短出现疲劳裂纹的时间。另外，用于铝-铜的摩擦搅拌焊接的焊接工具目前由于工具的污染而具有短的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供制造复合传导部件的方法，所述复合传导部件克服了现有技术的缺点并可以廉价的方式形成电或热传导体。这是通过本发明的方法实现的，本发明提供一种可以获得具有改善的接合品质的复合材料的方法，并且可以实现高品质复合传导部件的有效制造。

本发明的制造复合传导的部件的方法包括如下步骤：提供至少两个金属材料的坯体，所述坯体由相异的金属材料组成；将所述坯体以彼此边接边或部分重叠的关系放置，通过轧制或焊接使所述坯体彼此固态接合，以便形成复合本体，沿着接头在复合本体的整个宽度轧制所述复合本体以降低其厚度，和跨过接头切割经过轧制的复合本体以生产至少两个复合传导部件，每个包含所述至少两个坯体的金属材料且在所述至少两种不同的金属材料之间具有接头。该方法允许接合由在高温下彼此结合时倾向于形成脆性化合物的金属材料制成的坯体。特别感兴趣的情况是，所述至少两个坯体分别由铜或铜合金和铝或铝合金组成，并且优选在轧制之前通过摩擦搅拌焊接接合。可以沿着每个坯体的纵边提供延长部，所述延长部的厚度小于坯体的厚度，且坯体处于匹配重叠关系以便形成搭接接头。

如果需要，该方法可以包括如下步骤：生产第一复合本体和第二复合本体，和将所述第二复合本体置于所述第一复合本体上；和轧制所述第一和第二复合本体以降低其厚度。有利地，将复合本体置于重叠位置，使得接头互相错位（displacement）。还可以于在轧制之前将复合本体与金属或金属合金的板材或坯体组合。轧制步骤可以包括进行热轧随后进行冷轧，或者分两个步骤进行冷轧，在两个冷轧步骤之间进行退火。

本发明还涉及包含第一金属材料的第一部分和第二金属材料的第二部分的复合传导部件，所述第一和第二金属材料彼此相异，其中所述部件是通过上述方法生产的。所述第一和第二部分可由在高温将彼此结合时表现出强烈的形成脆性化合物倾向的金属材料制成，例如至少一个部分由铜或其合金制成，且至少一个其它部分由铝或其一种合金制成。

本发明还涉及包括上述复合传导部件的电连接件，涉及包括所述复合传导部件的电导体，和涉及包括所述复合传导部件的用于传热的器件。

附图简述