[發明專利]一種Mn72Cu18Ni10系列熱雙金屬材料及制備方法

有效

• 申請號: 201910361985.3
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110077053B
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 張舟磊;羅玉龍;陳曉
• 申請（專利權）人: 溫州宏豐電工合金股份有限公司
• 主分類號: B32B15/01
• 分類號: B32B15/01;B32B7/09;B32B33/00;B21B3/00;B21B1/22;C21D1/26;C21D1/32;C21D1/74;C23G3/02
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀

本發明涉及一種Mn72Cu18Ni10系列熱雙金屬材料及制備方法，所述材料包括主動層Mn72Cu18Ni10、被動層Ni36，主動層Mn72Cu18Ni10與被動層Ni36之間設有復合中間層Ni/Ni36，復合中間層Ni/Ni36由中間層Ni和過渡層Ni36復合而成，主動層Mn72Cu18Ni10、復合中間層Ni/Ni36以及被動層Ni36通過復合軋形成金屬材料。本發明解決Mn72Cu18Ni10與Ni的結合問題，從而使Ni能作為中間層被用于721系列雙金中，降低部分以Cu為中間層的721系列雙金的加工難度，可取代Fe作為中間層的使用。

技術領域

本發明涉及一種熱雙金屬材料技術領域，具體地說，涉及一種Mn72Cu18Ni10系列熱雙金屬材料的制備方法。

背景技術

熱雙金屬材料是由兩層或兩層以上具有不同膨脹系數的金屬或合金復合而成的，其膨脹系數較大的那層稱為主動層，膨脹系數較小的那層稱為被動層，中間層作為調節電阻作用被引入。熱雙金屬材料在溫度變化時會發生相應的形變，被廣泛用于低壓電器、家用電器、汽車、航空等領域。

Mn72Cu18Ni10是一種常見的主動層材料，在熱雙金屬用原材料中，具有最大的膨脹系數和電阻率，其電阻率172.2μΩ·㎝。

常見的中間層材料有Cu、Ni、Fe，這些材料相比較于主動層和被動層材料具有更低的電阻率，其占比的多少可以有效的調節熱雙金屬材料電阻率的高低。

Ni36是一種最常見的被動層材料，在熱雙金屬用原材料中，具有最小的膨脹系數，其電阻率80.6μΩ·㎝。

由Mn72Cu18Ni10和Ni36組成的熱雙金屬材料，如5J20110，作為高靈敏高電阻系列熱雙金屬片被廣泛的應用。

目前，在國標GB/T 4461、美標ASTM B388、歐標DIN 1715中以Mn72Cu18Ni10為主動層，Ni36為被動層的熱雙金屬材料(簡稱721系列雙金)，根據電阻率的不同其中間層為Cu或Fe，常見電阻率范圍為5-140μΩ·㎝。相比較于主動層和被動層材料，Cu具有極低的電阻率1.72μΩ·㎝，被用于電阻率≤40μΩ·㎝的721系列雙金中，而Fe被用于電阻率≥50的721系列雙金中。在實際應用中當721系列雙金的電阻率在20-40μΩ·㎝時，中間層Cu的厚度占比只有8％-3％,當Cu的占比＜10％時隨著Cu層占比的下降，加工精度控制難度極劇增加，同時我們發現Cu極易在熱處理過程中與主動層Mn72Cu18Ni10發生大范圍的元素滲透擴散，本就占比少的銅層受擴散層厚度的影響從而導致產品最終電阻率波動范圍很大。而以Fe作為中間層，雖不存在Cu的這些問題，但Fe很容易氧化生銹，且使用性能不穩定，采用Fe作為中間層的熱雙金屬往往在實際應用中其彎曲性能存在較大波動。在不以Mn72Cu18Ni10作為主動層的熱雙金屬材料中，行業內的一致選擇中間層為Cu或Ni，Cu被用于電阻率＜20μΩ·㎝的熱雙金屬材料中，其占比接近10％或更大；Ni被用于電阻率＞20μΩ·㎝的熱雙金屬材料中，由于Ni的電阻率是Cu的4-5倍，在同等電阻率條件下其厚度占比也是數倍于Cu。中間層的厚度占比接近10％或更大使加工變得容易，而Mn72Cu18Ni10這一材料在擴散處理時很難與Ni形成擴散層，從而導致Mn72Cu18Ni10與Ni不能形成牢固的冶金結合而無法被使用在721系列雙金中，我們只能使用厚度占比更小的Cu或者性能不穩定的Fe來代替。因此尋求一種方式使Mn72Cu18Ni10與Ni之間也能形成牢固的結合變得尤為迫切。

發明內容

本發明針對上述現有技術存在的不足和缺陷，通過引入過渡層Ni36二次復合的方法提供一種Mn72Cu18Ni10/(Ni36)Ni/Ni36結構形式的材料，以解決Mn72Cu18Ni10與Ni的結合問題，從而使Ni能作為中間層被用于721系列雙金中，降低部分以Cu為中間層的721系列雙金的加工難度，可取代Fe作為中間層的使用。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：