权利要求
1.一种高焊接性异型触点带材制造工艺，其特征在于，包括：
S1、对Cu带材与AgCuP合金带材或AgCuZn合金带材的复合面分别进行预处理;
S2、将预处理后的Cu带材与AgCuP或AgCuZn合金带材叠合，在480～520℃温度范围、800～900MPa压力条件下进行热轧复合，总压下量为35%～45%;
S3、热轧复合后立即实施在线退火：在保护气氛中以650±10℃处理60～90秒;
S4、将退火后的复合带材经拉丝减径加工后，采用异型辊模精密轧制，形成具有凸起触点结构的异型带材;
S5、在所述凸起触点表面复合AgNi10合金层。
2.根据权利要求1所述的一种高焊接性异型触点带材制造工艺，其特征在于：步骤S1中所述预处理包含对复合面进行喷砂粗糙化处理及超声清洗，处理后复合面粗糙度Ra为1.0～1.5μm。
3.根据权利要求1所述的一种高焊接性异型触点带材制造工艺，其特征在于：步骤S3所述在线退火采用连续式退火炉实施，带材行进速度为5～8m/min，保护气氛为氧含量≤50ppm的氩气。
4.根据权利要求1所述的一种高焊接性异型触点带材制造工艺，其特征在于：步骤S4所述异型轧制包含两个阶段：
第一阶段：将复合带材轧制成扁平带状;
第二阶段：通过异型辊模在带材边缘轧制出弧形凸起结构，凸起高度为0.1～0.15mm。
5.根据权利要求1所述的一种高焊接性异型触点带材制造工艺，其特征在于：步骤S5采用电镀法或磁控溅射法复合AgNi10合金层，厚度为2～5μm。
6.一种高焊接性异型触点带材，由权利要求1～5任一项所述工艺制得，其特征在于，包含三层复合结构及功能特征：
顶部触点层：设置于带材最上表面的AgNi10合金层，作为电接触功能界面;
中间基体层：位于AgNi10层下方的Cu层，承担核心导电与机械支撑功能;
底部焊接层：复合在Cu层底面的AgCuP或AgCuZn合金层，其底面加工有高度0.1～0.15mm的弧形凸起结构，该凸起直接与焊料接触。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及金属材料加工技术领域，具体涉及一种高焊接性异型触点带材制造工艺。
背景技术
[0002]在电子信息产业高速发展的当下，各类电子设备正朝着小型化、集成化、高性能化的方向不断演进，这对触点带材的焊接性能提出了愈发严苛的要求。在触点带材制造领域，传统工艺通常将CuNi9Sn2材料复合于Cu基底作为底部焊接材料，该工艺凭借其成熟性与经济性，在过去较长一段时间内占据主流地位。然而，随着5G通信、人工智能、物联网等新兴技术的广泛应用，电子设备内部的焊接环境日益复杂，对焊接可靠性的要求达到了前所未有的高度。
[0003]在此背景下，传统的CuNi9Sn2/Cu复合工艺逐渐显露出诸多局限性。从焊接操作层面来看，CuNi9Sn2材料在焊接过程中表现出较高的工艺敏感性，焊接参数的微小波动都会对焊接质量产生显著影响，极大地增加了焊接操作的难度。在实际生产中，特别是在精密电子设备如高端服务器、智能手机
芯片模块等的焊接作业中，频繁出现虚焊、脱焊等问题。据统计，采用传统工艺生产的触点带材应用于此类设备时，焊接不良率高达5%-8%，严重制约了产品的良品率和生产效率。
[0004]深入探究其原因，主要在于CuNi9Sn2材料特殊的化学成分与物理特性。该材料在高温焊接过程中，与其他金属材料的冶金反应活性较低，难以形成稳定且高强度的金属间化合物，导致焊接界面的结合强度不足。同时，其热膨胀系数与常见的电子元件材料存在较大差异，在温度变化过程中，焊接部位容易产生热应力，进一步降低了焊接连接的可靠性，严重影响了产品的使用寿命和整体性能。
发明内容
[0005]本发明的目的是提供一种高焊接性异型触点带材制造工艺，以解决技术中的上述不足之处。
[0006]为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高焊接性异型触点带材制造工艺，包括：S1、对Cu带材与AgCuP合金带材或AgCuZn合金带材的复合面分别进行预处理;
[0007]S2、将预处理后的Cu带材与AgCuP或AgCuZn合金带材叠合，在480～520℃温度范围、800～900MPa压力条件下进行热轧复合，总压下量为35%～45%;
[0008]S3、热轧复合后立即实施在线退火：在保护气氛中以650±10℃处理60～90秒;
[0009]S4、将退火后的复合带材经拉丝减径加工后，采用异型辊模精密轧制，形成具有凸起触点结构的异型带材;
[0010]S5、在所述凸起触点表面复合AgNi10合金层。
[0011]优选的，步骤S1中所述预处理包含对复合面进行喷砂粗糙化处理及超声清洗，处理后复合面粗糙度Ra为1.0～1.5μm。
[0012]优选的，步骤S3所述在线退火采用连续式退火炉实施，带材行进速度为5～8m/min，保护气氛为氧含量≤50ppm的氩气。
[0013]优选的，步骤S4所述异型轧制包含两个阶段：
[0014]第一阶段：将复合带材轧制成扁平带状;
[0015]第二阶段：通过异型辊模在带材边缘轧制出弧形凸起结构，凸起高度为0.1～0.15mm。
[0016]优选的，步骤S5采用电镀法或磁控溅射法复合AgNi 10合金层，厚度为2～5μm。
[0017]一种高焊接性异型触点带材，由上述所述工艺制得，包含三层复合结构及功能特征：
[0018]顶部触点层：设置于带材最上表面的AgNi10合金层，作为电接触功能界面;
[0019]中间基体层：位于AgNi10层下方的Cu层，承担核心导电与机械支撑功能;
[0020]底部焊接层：复合在Cu层底面的AgCuP或AgCuZn合金层，其底面加工有高度0.1～0.15mm的弧形凸起结构，该凸起直接与焊料接触。
[0021]在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：
[0022]1、采用AgCuP或AgCuZn合金作为焊接层，凭借其低熔点特性与良好的润湿性，大幅降低焊接工艺难度，无需高温即可与焊料形成牢固冶金结合，有效减少虚焊、脱焊等常见缺陷，配合表面弧形凸起结构设计，进一步优化焊料浸润路径，使焊接界面结合更均匀致密，从根本上提升产品在长期服役中的可靠性。
[0023]2、通过热轧预复合与在线退火的工艺协同，促使材料界面形成高强度冶金结合：热轧过程中高压与高温促使原子充分扩散，在线退火则消除内部应力并强化界面结合力，确保带材在长期使用中各层材料始终紧密贴合，杜绝因分层导致的性能衰减问题，满足高可靠性场景的严苛要求。
[0024]3、以Cu作为中间基体层，利用其优异的散热性能，在保证导电与机械支撑功能的同时，可显著降低元件对外部散热结构的依赖，简化封装设计;Cu材料本身成本低于
贵金属，配合薄层贵金属镀层的梯度结构设计，在实现高性能的同时有效控制材料成本，兼顾技术先进性与经济合理性。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本发明中原有AgNi10/CuNi9Sn2结合的结构示意图;
[0027]图2为本发明中AgNi10/Cu/AgCuP结合的结构示意图;
[0028]图3为本发明的实际金相示意图。
具体实施方式
[0029]为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
[0030]本发明提供了如图1至图3所示的一种高焊接性异型触点带材制造工艺，包括：S1、对Cu带材与AgCuP合金带材或AgCuZn合金带材的复合面分别进行预处理;
[0031]S2、将预处理后的Cu带材与AgCuP或AgCuZn合金带材叠合，在480～520℃温度范围、800～900MPa压力条件下进行热轧复合，总压下量为35%～45%;
[0032]S3、热轧复合后立即实施在线退火：在保护气氛中以650±10℃处理60～90秒;
[0033]S4、将退火后的复合带材经拉丝减径加工后，采用异型辊模精密轧制，形成具有凸起触点结构的异型带材;
[0034]S5、在所述凸起触点表面复合AgNi10合金层。
[0035]步骤S1中所述预处理包含对复合面进行喷砂粗糙化处理及超声清洗，处理后复合面粗糙度Ra为1.0～1.5μm。
[0036]步骤S3所述在线退火采用连续式退火炉实施，带材行进速度为5～8m/min，保护气氛为氧含量≤50ppm的氩气。
[0037]步骤S4所述异型轧制包含两个阶段：
[0038]第一阶段：将复合带材轧制成扁平带状;
[0039]第二阶段：通过异型辊模在带材边缘轧制出弧形凸起结构，凸起高度为0.1～0.15mm。
[0040]步骤S5采用电镀法或磁控溅射法复合AgNi10合金层，厚度为2～5μm。
[0041]一种高焊接性异型触点带材，包含三层复合结构及功能特征：
[0042]顶部触点层：设置于带材最上表面的AgNi10合金层，作为电接触功能界面;
[0043]中间基体层：位于AgNi10层下方的Cu层，承担核心导电与机械支撑功能;
[0044]底部焊接层：复合在Cu层底面的AgCuP或AgCuZn合金层，其底面加工有高度0.1～0.15mm的弧形凸起结构，该凸起直接与焊料接触。
[0045]实施例1
[0046]工艺流程：
[0047](一)预处理工艺(S1)
[0048]喷砂粗糙化处理：采用80-120目粒径磨料对Cu带材与AgCuP/AgCuZn合金带材的复合面进行喷砂，使表面形成Ra=1.0～1.5μm的粗糙度。原理：粗糙表面通过机械咬合效应增加界面接触面积，同时破除表面氧化膜，为后续热轧复合提供清洁的冶金结合基底。
[0049]超声清洗：在40kHz频率下清洗5分钟，去除喷砂残留颗粒及油污。类比：如同洗碗时先用粗海绵去除顽固污渍，再用清水冲洗，确保界面无杂质干扰结合强度。
[0050](二)热轧复合工艺(S2)
[0051]参数控制：温度480～520℃、压力800～900MPa，总压下量35%～45%。以实施例1为例，0.8mm厚带材经40%压下量后减至0.48mm。
[0052]技术要点：高温软化金属晶格，高压促使原子扩散形成冶金结合。延伸：压下量不足(<35%)会导致界面结合不充分，超过45%则可能因过度变形引发裂纹。
[0053](三)在线退火工艺(S3)
[0054]连续式退火炉：带材行进速度5～8m/min，在650±10℃氩气气氛(氧含量≤50ppm)中保温60～90秒。
[0055]关键作用：
[0056]消除热轧残留应力，防止后续加工脆化;
[0057]促进界面原子进一步扩散，提升结合强度(实施例1中结合强度达280MPa)。
[0058]四)异型轧制工艺(S4)
[0059]两阶段轧制：
[0060]扁平带轧制：将复合带材轧制成特定宽度(如6mm)和厚度(如0.3mm)的扁平状，为后续凸起结构提供均匀基底;
[0061]弧形凸起成型：通过异型辊模在带材边缘轧制出高度0.1～0.15mm的凸起(如R0.3mm弧形半径)。作用：凸起结构可增大焊料接触面积，提升焊接可靠性。
[0062](五)表面复合工艺(S5)
[0063]AgNi10合金层制备：采用电镀(电流密度3A/dm2)或磁控溅射法，形成2～5μm厚镀层。
[0064]功能优势：
[0065]AgNi10合金兼具高导电性(Ag基)与抗电弧侵蚀性(Ni颗粒强化)，作为电接触界面可延长使用寿命。
[0066]性能测试结果：
[0068]结合强度：≥280MPa(剪切测试);
[0069]凸起结构保持率：100%(1000次机械摩擦后)。
[0070]实施例2
[0071]差异化参数：
[0072]在线退火：保护气氛改为氮气(氧含量80ppm)，其余条件同实施例1。
[0073]结果对比：
[0074]焊接拉力下降至95N，结合强度降至230MPa(氧化导致界面弱化)。
[0075]对比例1(验证预处理必要性)
[0076]工艺调整：
[0077]S1省略喷砂处理，仅超声清洗，复合面粗糙度Ra=0.5μm。
[0078]结果：
[0079]热轧后界面出现分层(XRD显示Cu与AgCuP界面氧化物增厚)，无法通过后续轧制。
[0080]对比例2(验证退火时效性)
[0081]工艺调整：
[0082]S3退火延迟至热轧后2小时(室温冷却)，其余条件同实施例1。
[0083]结果：
[0084]焊接拉力降至80N，凸起结构在摩擦测试中出现崩塌(残余应力导致脆化)。
[0085]对比例3(验证异型轧制阶段)
[0086]工艺调整：
[0087]S4仅进行扁平带轧制，省略弧形凸起结构。
[0088]结果：
[0089]触点接触电阻升高至25mΩ(凸起结构优化接触面积)，焊接可靠性降低30%。
[0090]对比例4(验证AgNi10层必要性)
[0091]工艺调整：
[0092]S5省略AgNi10层，直接使用AgCuP表面。
[0093]结果：
[0094]焊接拉力降至70N(氧化层阻碍熔融)，高温(200℃)下电阻率上升50%。
[0095]
[0096]测试方法
[0097]引用标准
[0098]焊接拉力：IEC60207第5.3条(铜-钢焊接拉力≥100N)。
[0099]接触电阻：ASTMB571(测试电流1A，环境温度25±2℃)。
[0100]盐雾测试：ASTMB117(5%NaCl溶液，持续48小时)。
[0101]测试条件补充
[0102]高温电阻率：200℃下持续24小时，每小时记录数据。
[0103]摩擦测试：ISO1639(10万次循环，载荷5N，滑动速度0.5m/s)
[0104]技术效果总结
[0105]界面结合强化：喷砂+氩气退火使Cu/AgCuP界面结合强度提升40%。
[0106]凸起结构功能：弧形设计降低接触电阻30%，延长使用寿命2倍。
[0107]AgNi10层优势：耐氧化性提升5倍，焊接可靠性达行业标准(IEC60207)的1.8倍。
[0108]一、界面结合强度显著提升
[0109]预处理工艺的关键作用
[0110]通过喷砂粗糙化(Ra=1.0～1.5μm)与超声清洗的组合处理，破除表面氧化膜并形成微观机械咬合结构。对比实施例1与对比例1：省略喷砂后，界面因氧化层增厚导致分层(XRD验证)，而标准工艺使Cu/AgCuP界面剪切强度达280MPa，较传统无预处理工艺提升40%。
[0111]原理：粗糙表面(如80-120目喷砂)的比表面积增加2.5倍，为原子扩散提供更多形核位点，类似“拼图咬合”效应强化冶金结合。
[0112]在线退火的时效强化
[0113]热轧后立即在650℃氩气中退火(氧含量≤50ppm)，可消除90%以上的残余应力，促进界面Cu与AgCuP的原子互扩散(扩散系数提升3倍)。对比实施例2(氮气保护，氧含量80ppm)，焊接拉力从120N降至95N，证明低氧气氛对抑制氧化、维持结合强度的关键作用。
[0114]二、焊接可靠性突破行业标准
[0115]焊接拉力与界面稳定性
[0116]标准工艺下铜-钢焊接拉力≥120N，超出IEC60207标准(≥100N)的20%。对比例4省略AgNi10层后，焊接拉力降至70N，因AgCuP表面氧化形成高阻层，阻碍焊料熔融浸润(接触角从30°增至65°)。
[0117]凸起结构的增效机制：0.1～0.15mm弧形凸起使焊料接触面积提升2.3倍，等效增加焊点数量。对比例3省略凸起后，焊接可靠性降低30%，接触电阻从8mΩ升至25mΩ(ASTMB571测试)。
[0118]耐高温与抗疲劳性能
[0119]200℃高温测试中，实施例1的电阻率仅上升1.5%，而对比例4因无AgNi10保护，电阻率上升50%。1000次机械摩擦后，凸起结构保持率100%(ISO1639测试)，对比例2因退火延迟导致残余应力脆化，结构崩塌率达40%。
[0120]三、电接触性能与使用寿命优化
[0121]AgNi10合金层的功能协同
[0122]2～5μm厚的AgNi10层兼具高导电性(Ag基电导率≥38MS/m)与抗电弧侵蚀性(Ni颗粒强化硬度至HV120)。对比未镀层的对比例4，电弧烧蚀量减少60%，10万次通断循环后接触电阻增幅<10%(传统AgCuP表面增幅达50%)。
[0123]抗腐蚀优势：盐雾测试(ASTMB117，48小时)显示，AgNi10层表面腐蚀速率仅0.02μm/h，为AgCuP的1/5，适用于潮湿环境下的高可靠性元件。
[0124]异型结构的接触优化
[0125]弧形凸起设计使触点有效接触面积提升30%，根据ASTMB571测试，接触电阻稳定在8mΩ以下，较扁平带结构降低30%。该设计模拟“多点支撑”原理，减少接触点局部电流密度，避免火花放电导致的表面烧损。
[0126]四、工艺兼容性与量产优势
[0127]连续化生产集成
[0128]在线退火与异型辊模轧制的联动工艺，实现卷对卷连续生产(带速5～8m/min)，产能较传统批次工艺提升3倍。实施例1中0.8mm厚带材经热轧-退火-轧制后，尺寸精度控制在±0.01mm，满足精密电子元件的加工要求。
[0129]材料梯度设计的普适性
[0130]三层复合结构(AgNi10-Cu-AgCuP/AgCuZn)可根据应用场景调整参数：如替换底部焊接层为AgCuSn合金，熔点降至580℃，适用于热敏元件;顶部镀层厚度增至5μm时，抗电弧寿命可再延长1.5倍。
[0131]以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。
说明书附图(3)
声明：
“高焊接性异型触点带材制造工艺” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：上海大趋金属科技有限公司
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