鎳包銅復(fù)合材料的制造方法及其應(yīng)用、蓄電池、火花塞的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鎳包銅材料的制造方法，以及利用該鎳包銅材料做電極的蓄電池和火花塞。該方法包括如下步驟：S1、原材料處理：將所述的銅桿和鎳管分別進行清洗而去除表面和內(nèi)壁的氧化層；S2、套管：將銅桿套于鎳管內(nèi)部，鎳管與銅桿之間的間隙小于1mm~3mm；S3、縮徑：將穿套好的鎳包銅桿送入金屬線材用軋機，連續(xù)軋制5~20道次，每次變形量控制在1%～20%之間；S4、退火：將拉拔好的鎳包銅材料放入真空加熱爐中，用氬氣等保護氣體進行防氧化保護，加熱至450~600攝氏度進行退火，退火1~3小時，保溫1~3小時，得到鎳包銅復(fù)合材料。通過這種方法制得的電極耐腐蝕性能好，而且不會產(chǎn)生廢水而對環(huán)境無污染。
【專利說明】鎳包銅復(fù)合材料的制造方法及其應(yīng)用、蓄電池、火花塞
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】[0002]本發(fā)明涉及雙金屬復(fù)合導(dǎo)電材料，尤其涉及鎳包銅復(fù)合材料的制造方法、由該種鎳包銅復(fù)合材料構(gòu)成的蓄電池以及由該材料構(gòu)成的火花塞。
【背景技術(shù)】
[0003]常見的蓄電池通常有鉛酸蓄電池、鎳氫蓄電池、鋰離子電池、鎳鎘電池、鎳鋅蓄電池、鋅空氣蓄電池等，在一部分蓄電池中，鎳材料是主要的電極材料。蓄電池的電極材料需要長期浸泡在電解液(濃硫酸)中，因此必須采用耐腐蝕的金屬材料(鎳)，而鎳屬于貴金屬，
價格昂貴。
[0004]在現(xiàn)有技術(shù)中，鎳層通過電鍍工藝包覆在銅芯層上，這存在如下問題:1)、由于鍍膜過程中，鎳層僅僅通過分子附著在銅材表面，因此鍍層通常很薄，其防腐性能差，因此不能夠在強腐蝕環(huán)境下應(yīng)用；2)、電鍍生產(chǎn)過程存在廢水排放，污染環(huán)境，制造過程不符合環(huán)保要求，國家環(huán)保部門已明令禁止繼續(xù)使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的問題是現(xiàn)有的鎳包銅復(fù)合材料防腐性能差以及制造該材料的方法損耗大和廢料多的問題。
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種鎳包銅復(fù)合材料的制造方法，該方法包括如下步驟:S1、原材料處理:將所述的銅桿和鎳管分別進行清洗而去除表面和內(nèi)壁的氧化層；
S2、套管:將銅桿套于鎳管內(nèi)部，鎳管與銅桿之間的間隙小于lmnT3mm;S3、縮徑:將穿套好的鎳包銅桿送入金屬線材用軋機，連續(xù)軋制5~20次，每次變形量控制在1%~20%之間；
S4、退火:將拉拔好的鎳包銅材料放入真空加熱爐中，用保護氣體進行防氧化保護，加熱至450^600攝氏度進行退火，退火f 3小時，保溫f 3小時，得到鎳包銅復(fù)合材料。
[0007]在進一步方案中，所述的銅桿的直徑為8mm~18mm,所述的鎳管的壁厚為1mm~4mm ο
[0008]在進一步方案中，所述的銅桿的構(gòu)成材料為T2紫銅。
[0009]在進一步方案中，所述的鎳管的構(gòu)成材料為N6純度的鎳。
[0010]在進一步方案中，完成步驟S4后，對所述的鎳包銅材料進行表面處理，所述的表面處理是:用模具定徑和將線材表面拉光亮。
[0011]在進一步方案中，所述退火溫度為500-580攝氏度。
[0012]在進一步方案中，本發(fā)明還公開上述復(fù)合材料的應(yīng)用，所述鎳包銅復(fù)合材料作為蓄電池的電極。
[0013]本發(fā)明還公開一種蓄電池，包括殼體、電解液和浸泡在所述的電解液中的正電極、負電極，其特征是:所述正電極或負電極的構(gòu)成材料是采用前述的制造方法而得到的鎳包銅復(fù)合材料，所述的鎳包銅復(fù)合材料中鎳層的厚度為0.2~0.8mm。在進一步方案中,所述的鎳包銅復(fù)合材料中鎳層體積所占的比例占復(fù)合材料橫截面積的20~60%。
[0014]本發(fā)明火花塞，該火花塞具有中心電極，所述的中心電極的構(gòu)成材料是鎳包銅復(fù)合材料，所述的鎳包銅復(fù)合材料是通過前述任何一種方法制造，所述的鎳包銅復(fù)合材料中鎳層的厚度為0.2~0.8mm。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
1、本發(fā)明是采用鎳管包覆銅管，再采用軋制方法加工鎳包銅復(fù)合材料，因此可以提高表面鎳層的厚度，使其滿足蓄電池、火花塞等對耐腐蝕性或耐高溫場合的應(yīng)用需求；而軋制方法加工，可以在縮徑的同時進行塑性，最后只需一次退火就可以加工完成，避免了電鍍的環(huán)境污染問題，而且不需要模具定型，因此避免了貴金屬材料的損耗和廢料。[0016]2、本發(fā)明的蓄電池電極采用鎳包銅復(fù)合材料制作，由于該發(fā)明的材料外表是鎳，內(nèi)部是紫銅，而通過本發(fā)明的工藝方法制造的電極，其鎳層的厚度和強度都能夠得到保證，具有優(yōu)異的抗腐蝕和導(dǎo)電性能。另外，由于鎳是貴金屬材料，價值為銅的數(shù)倍，電極內(nèi)部采用銅材料，不但導(dǎo)電性能得到提高，而且可以節(jié)省鎳材料，降低成本。
[0017]3、本發(fā)明的火花塞首次采用復(fù)合雙金屬材料制作，外層鎳材料可以適應(yīng)高溫工作環(huán)境不變形，內(nèi)層銅材料具有良好的導(dǎo)電性，既保證火花塞的點火間隙一致，又避免導(dǎo)電性不良，火花塞中心電極積碳。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明蓄電池用復(fù)合鎳包銅電極及其制造方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0019]為詳細說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所達成目的及功效，下面將結(jié)合實施例并配合附圖予以詳細說明。
[0020]本發(fā)明的技術(shù)人員在研發(fā)鎳包銅電極過程中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的電鍍制造方法將鎳電鍍于銅上而使得鎳層很薄，從而，使得抗腐蝕性能變差，為了解決這個目的，本技術(shù)人員通過將鎳管裹在銅管的外表面后通過縮徑和退火工藝制得鎳包銅的雙層金屬材料，通過該金屬材料制得電極。由于銅管表面的鎳層是鎳管縮徑而成，比電鍍的鎳層更厚，所以，耐腐蝕能力更強，再者，縮徑工藝和退火工藝不會像電鍍工藝那樣產(chǎn)生廢水排放，不會污染環(huán)境。
[0021]對本發(fā)明的鎳包銅復(fù)合材料的制造方法的具體步驟詳細說明如下:在本發(fā)明中，術(shù)語“銅桿”可以解釋為銅棒、銅線。
[0022]請參閱圖1，本發(fā)明蓄電池、火花塞用復(fù)合鎳包銅電極的制造方法包括如下步驟:
S1、原材料處理:將所述的銅桿和鎳管分別進行清洗而去除表面和內(nèi)壁的氧化層；t匕
如，鎳管用超聲波在50°c清水中進行20-40分鐘的清洗，去除鎳管中的油污和灰塵；在該步驟中，銅桿的直徑為8mm~18mm,銅桿的構(gòu)成材料為T2紫銅。鎳管的壁厚為1mm~4mm厚，根據(jù)客戶需要的線材規(guī)格選用原料尺寸，按照成品中鎳層的厚度與每次軋制的變形比例，選取合適的原料尺寸，所述的鎳管的構(gòu)成材料為N6純度的鎳。
[0023]S2、套管:將銅桿套于鎳管內(nèi)部，鎳管與銅桿之間的間隙小于lmnT3mm ;在該步驟中，當間隙小于Imm時，不好套管；當間隙大于3mm時，在后續(xù)縮徑工藝中，銅桿和鎳管的結(jié)合不好，該間隙最好為1.5mnT2mm。上述間隙可以為1mm、1.2mm、1.3mm、1.5mm、1.6mm、
1.8mm、2mm、2.1mm、2.2mm、2.25mm、2.3mm、2.4mm、2.45mm、2.5mm、2.65mm、2.75mm、2.8mm、
2.95mm 或者 3mm。
[0024]S3、縮徑:將穿套好的鎳包銅桿送入金屬線材用軋機，連續(xù)軋制5~20次，次數(shù)根據(jù)原料尺寸和客戶要求產(chǎn)品規(guī)格確定，每次變形量控制在1%~20%之間；在該步驟中，拉拔次數(shù)可以是5道次、6道次、7道次、8道次、10道次、12道次、15道次、16道次、17道次、18道次、19道次或20道次，最好在15~18道次。軋制次數(shù)影響到變形量，軋制次數(shù)少，變形量大，容易把鎳層拉裂開，強度不好，最佳實施例中，軋制次數(shù)為16次。具體生產(chǎn)過程中，一般根據(jù)客戶對材料的使用要求不同，強度不同，對軋制次數(shù)進行靈活變更。
[0025]S4、退火:將拉拔好的鎳包銅材料放入真空加熱爐中，用氬氣等保護氣體進行防氧化保護，加熱至450-600攝氏度進行退火、退火f 3小時、保溫f 3小時而得到鎳包銅復(fù)合材料；在該步驟中，退火的溫度優(yōu)選為500-580攝氏度，溫度過高，鎳包銅材料的形狀和尺寸會變化；溫度過低，鎳包銅材料不能退火均勻，其內(nèi)部組織無法回復(fù)到軋制前的狀態(tài)；退火廣3小時可以保證退火均勻。
[0026]S5、對所述的鎳包銅材料進行表面處理，所述的表面處理是:用模具定徑和將線材表面拉光亮。
[0027]本發(fā)明還公開一種蓄電池，該蓄電池包括殼體、電解液、隔板、正電極和負電極。所述正電極或負電極的構(gòu)成材料是鎳包銅復(fù)合材料，該材料是采用前述方法制造而得。在本發(fā)明中，所述鎳層的厚度為0.2~0.8mm，而傳統(tǒng)電鍍的復(fù)合金屬材料，其表面鍍層一般只能達到0.1~0.2_。本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所述鎳層的橫截面積所占的比例占復(fù)合材料橫截面積的20~60%。
[0028]本發(fā)明還公開一種火花塞，該火花塞具有中心電極，所述的中心電極的構(gòu)成材料是通過前述方法制得的鎳包銅復(fù)合材料，其中，中心電極的鎳層的厚度為0.2~0.8mm，在該厚度條件下，能夠保證鎳層的強度，適應(yīng)火花塞的高溫的工作環(huán)境，保證火花塞每次打火間隙保持一致；而內(nèi)部銅芯具有良好的導(dǎo)電性，因此可以很好的避免火花塞積炭。
【權(quán)利要求】
1.鎳包銅復(fù)合材料的制造方法，其特征是，該方法包括如下步驟: 51、原材料處理:將所述的銅桿和鎳管分別進行清洗而去除表面和內(nèi)壁的氧化層； 52、套管:將銅桿套于鎳管內(nèi)部，鎳管與銅桿之間的間隙小于lmnT3_； 53、縮徑:將穿套好的鎳包銅桿送入金屬線材用軋機，連續(xù)軋制5~20道次，每次變形量控制在1%~20%之間； 54、退火:將拉拔好的鎳包銅材料放入真空加熱爐中，用保護氣體進行防氧化保護，加熱至450-600攝氏度進行退火，退火f 3小時，保溫f 3小時，得到鎳包銅復(fù)合材料。
2.如權(quán)利要求1所述的鎳包銅復(fù)合材料的制造方法，其特征是:所述的銅桿的直徑為8mm~18mm,所述的鎮(zhèn)管的壁厚為1mm~4mm。
3.如權(quán)利要求1所述的鎳包銅復(fù)合材料的制造方法，其特征是:所述的銅桿的構(gòu)成材料為T2紫銅。
4.如權(quán)利要求1所述的鎳包銅復(fù)合材料的制造方法，其特征是:所述的鎳管的構(gòu)成材料為N6純度的鎳。
5.如權(quán)利要求1所述的鎳包銅復(fù)合材料的制造方法，其特征是:完成步驟S4后，對所述的鎳包銅材料進行表面處理，所述的表面處理是:用模具定徑和將線材表面拉光亮。
6.如權(quán)利要求1 所述的鎳包銅復(fù)合材料的制造方法，其特征是:所述退火溫度為500~580攝氏度。
7.—種權(quán)利要求1至6中任何一種方法所得的鎳包銅復(fù)合材料的應(yīng)用，其特征是:所述鎳包銅復(fù)合材料作為蓄電池的電極使用。
8.蓄電池，包括殼體、電解液和浸泡在所述的電解液中的正電極、負電極，其特征是:所述正電極或負電極的構(gòu)成材料是如權(quán)利要求1至6中任何一項所述的鎳包銅復(fù)合材料，所述的鎳包銅復(fù)合材料中鎳層的厚度為0.2~0.8mm。
9.如權(quán)利要求8所述的蓄電池，其特征是:所述的鎳包銅復(fù)合材料中鎳層體積所占的比例占復(fù)合材料橫截面積的20~60%。
10.火花塞，具有中心電極，其特征是:所述的中心電極的構(gòu)成材料是如權(quán)利要求1至6中任何一項所述的鎳包銅復(fù)合材料，所述的鎳包銅復(fù)合材料中鎳層的厚度為0.2~0.8_。
【文檔編號】H01M4/04GK103840142SQ201410079852
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月6日
【發(fā)明者】成羽 申請人:成羽