[发明专利]一种可节省镍的层状热双金属材料及其生产方法

说明书

技术领域

    本发明涉及低压电器、保护器控制领域用的热双金属材料，特别是可节省用镍量的热双金属复合材料。

背景技术

热双金属在温度变化时发生弯曲，并产生推力。利用此种功能,热双金属片被广泛地用作温度测量及自动控制设备中的热敏元件, 如应用于断路器，热继电器，家电温控器，过载保护器等领域中。热双金属是由不同膨胀系数的单金属以层状形式结合在一起，复合结构通常为两层或三层。通电型热双金属作为其中一种,中间层为纯镍或铜合金,高膨胀层、低膨胀层在外层,这样的产品结构设计特点: 1.中间层的电阻率较低,通过改变中间层的厚度比可实现获得不同的电阻率,从而改变通过的额定电流大小,形成一系列通电型热双金属产品; 2.铜或镍的导电、电热性好, 动作反应速度明显快于一般两层热双金属。

近年来随着我国经济的迅猛发展,特别是成为了世界制造业大国,许多世界知名电器制造商纷纷在国内设厂以及不断扩大规模, 促进了国内电器、电子等产品的技术水平, 同时也加剧了行业竞争,目前热继电器、断路器以及电机过载保护器等通电装置趋于小型化、标准化、系列化, 用户希望在同样元件尺寸情况下, 热双金属动作更快、性价比更为合适, 这样，对通电型热双金属材料提出了更新、更高的要求。 

电阻型热双金属作为控温电器中不可缺少的“心脏”部件,主成分一般为镍铁合金, 其含镍量至少在15%,最多达70%,金属镍为贵价金属，因此企业为了保持市场竞争优势，在企业内部纷纷开展节流省源的措施, 在保证产品使用质量前提下, 降低生产成本、节省材料成本，不断寻找性价比更为合适的热双金属材料产品成为技术研发的主方向。

发明内容

本发明的目的之一，是根据低压电器、保护器等领域上的应用需求, 通过对中间层的优化择取、不同厚度比例以及特有的多层复合工艺设计, 提出中间层不用纯金属镍带的节镍量可最高达40%的层状热双金属材料。而同时能保持其电阻率、温曲率特性等同于传统纯金属镍中间层的电阻率、温曲率特性。

本发明的目的之二，是提出一种适应于多层合金层与高膨胀层、低膨胀层一同复合成一多层结构的耐蚀性的层状热双金属材料的生产方法，提升生产效率。

本发明的目的之三，是提出一种适应于多层合金层与高膨胀层、低膨胀层进行二次复合的层状热双金属材料的生产方法，提升复合成材率。

    本发明的第一发明目的是通过如下技术方案实现的：一种可节省镍的层状热双金属材料，包括膨胀系数大的高膨胀层和膨胀系数小的低膨胀层，以及夹于高膨胀层和低膨胀层之间的中间层，其特征在于：中间层不用金属镍，而是采用铜合金层与钢合金层的相互层状复合的合金组合层，合金组合层的层数为2～4层，合金组合层的厚度占热双金属材料总厚度的5%～40%，其中，铜合金层的材质为C11000或C10200或C10700的任一种，钢合金层的材质为SUS430或SUS304的任一种。进一步地，通过调整上述合金组合层中各合金层的不同厚度,可以获得不同电阻率，使得该合金组合层的电阻率、温曲率特性等同于传统纯金属镍中间层的电阻率、温曲率特性，该合金组合层的设计公式如下：

       1/ρ= （S1/ρ1）+（S2/ρ2）+…（Sn/ρn）

  其中:ρ---各层合金复合后的整体电阻率;

       S1---第1层合金层所占的厚度比例;

    ρ1---第1层合金层的电阻率;

    S2 ---第2层合金层所占的厚度比例;

    ρ2---第2层合金层的电阻率;

    …

    Sn ---第n层合金层 所占的厚度比例;

    ρn---第n层合金层 的电阻率;

       n 小于等于4。

    所述合金组合层的复合层次为两层，分别为：第1层铜合金层、第2层钢合金层，或者，第1层钢合金层、第2层铜合金层。所述合金组合层的复合层次为三层，分别为：第1层铜合金层、第2层钢合金层、第3层铜合金层，或者，第1层钢合金层、第2层铜合金层、第3层钢合金层。