[發明專利]一種鎳鍍層輔助的高強度復合電刷的制備方法

有效

• 申請號: 202010635647.7
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111900592B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 田艷紅;王尚;吳炳英;杭春進;鄭振
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01R43/12
• 分類號: H01R43/12
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

一種鎳鍍層輔助的高強度復合電刷的制備方法，屬于微連接技術領域。本發明的目的是為了解決復合電刷中異種材料的連接問題，將鈹青銅合金刷片與金鎳合金刷絲進行機械打磨；將刷片表面進行化學清洗，清洗后流水沖洗，冷風吹干，在非焊接側粘貼絕緣膠帶，焊接側表面進行酸洗，焊接側表面進行電鍍鎳處理，然后流水沖洗，冷風吹干，非焊接側粘貼的絕緣膠帶去除；將刷絲表面進行酸洗；將刷片待焊接側與刷絲貼合，放入電阻焊機上下夾頭之間；在上電極上施加壓力，使兩者固定并緊密接觸；在上下電極間施加脈沖電流，實現刷片和刷絲之間的焊接。本發明鎳鍍層輔助焊接后電刷的抗剪切力提高了一個數量級，可實現高強度、高可靠性微電刷的制備。

技術領域

本發明屬于微連接技術領域，具體涉及一種鎳鍍層輔助的高強度復合電刷的制備方法。

背景技術

導電滑環，又稱集電環，是實現兩個相對旋轉機構之間的信號、動力以及電流等傳遞與傳輸的精密裝置，其被廣泛應用于航天、導航、光電測量等設備。

隨著航空航天、武器裝備、醫療器械、微波器件等領域小型化程度的提高，器件中的微結構不斷向著性能更高、尺寸更小、成本更低以及可靠性更高的方向發展。為了實現小型化與高性能化，器件中的機械結構與材質都在不斷改進以提高電子產品的組裝密度，同時也對產品的可靠性提出了更高的要求。導電電刷是導電滑環的核心部件之一，它的結構、連接方式、材料等均會影響器件的性能。目前電刷的基體材料主要使用的是用于精密儀器制作的彈性合金，如質地較硬的銅及其合金等，刷絲材料以較軟、導電、導熱性好的金基合金為主。電刷分為彈性刷片和剛性刷絲兩部分，它們需要通過焊接的方式連接為整體。而對于微米尺度的細絲與鍍層之間的互連，各種傳統的鍵合手段均存在缺點，已經越來越不能滿足如此高的需求。

微電阻焊是一種快速互連的方式，利用在工件之間施加毫秒量級時間的大電流加熱實現連接。但過大的壓力或者過大的焊接電流會破壞電刷結構，尤其是互連材料間的溶解問題也降低了焊點的強度和可靠性。因此，還需要開發新的適用于導電刷環的微電阻焊方法，解決導電刷環微結構的互連問題。

發明內容

本發明的目的是為了解決復合電刷中異種材料的連接問題，提供一種鎳鍍層輔助的高強度復合電刷的制備方法，該方法中鎳鍍層能夠有效改善高強度刷頭和基底的可焊性，實現了較低焊接壓力下導電刷環的微互連，避免了被焊接材料的變形和表面的損傷。該方法制備的復合電刷焊縫均勻，結合點可承受52.12N的剪切力，有效提升了焊接接頭的機械強度，可以應用于航天微波產品、導航雷達、光電測量器件等領域。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種鎳鍍層輔助的高強度復合電刷的制備方法，所述方法包括如下步驟：

步驟一：將鈹青銅合金刷片與金鎳合金刷絲進行機械打磨至表面光潔平整；

步驟二：將鈹青銅合金刷片表面進行化學清洗，清洗后流水沖洗，冷風吹干；

步驟三：將鈹青銅合金刷片表面非焊接側粘貼絕緣膠帶；

步驟四：將鈹青銅合金刷片焊接側表面進行酸洗；

步驟五：將鈹青銅合金刷片焊接側表面進行電鍍鎳處理，然后流水沖洗，冷風吹干；

步驟六：將鈹青銅合金刷片表面非焊接側粘貼的絕緣膠帶去除；

步驟七：將金鎳合金刷絲表面進行酸洗；

步驟八：將鈹青銅合金刷片待焊接側與金鎳合金刷絲貼合，放入電阻焊機上下夾頭之間；

步驟九：在上電極上施加壓力，使鈹青銅合金刷片與金鎳合金刷絲固定并緊密接觸；

步驟十：在上下電極間施加脈沖電流，實現鈹青銅合金刷片和金鎳合金刷絲之間的焊接，制得復合電刷。

本發明相對于現有的電阻焊連接技術具有的有益效果為：