專利名稱：鋁鎳金屬焊接帶及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子元件的部件，更具體地說，本發(fā)明涉及一種電子元件的引出導(dǎo)線及其生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
目前市場(chǎng)上，一些電子元件需要在其內(nèi)部采用鋁或鋁合金作為導(dǎo)電體或電極，雖然，鋁是一種導(dǎo)電性能良好而且又非常價(jià)廉的金屬材料，但是，鋁的晶相結(jié)構(gòu)非常疏松，在暴露的空氣環(huán)境下，鋁導(dǎo)電體非常容易在表面產(chǎn)生一層致密的氧化層，雖然這層致密的氧化層能夠阻止深層次的鋁被進(jìn)一步氧化，但同時(shí)也使得鋁或鋁合金導(dǎo)電體、電極難于被簡(jiǎn)單的錫焊工具直接焊接到線路板、導(dǎo)線或其它的電器元件的引腳、電極上，為了克服上述缺點(diǎn)，人們通常將元件內(nèi)部的鋁或鋁合金導(dǎo)電體、電極與耐腐蝕、易錫焊的鎳或鎳合金引腳熔焊連接起來，通過外延的鎳或鎳合金引腳來實(shí)現(xiàn)電器生產(chǎn)、裝配中的簡(jiǎn)易錫焊連接。
以高能量密度的二次電池為例，鋰離子電池代表了其發(fā)展方向，其正在日益成為手機(jī)、移動(dòng)DVD、掌上電腦等通訊產(chǎn)品上重要的必不可少的電源配件。鋰離子電池包括對(duì)之加以定型和保護(hù)的外殼體，外殼體之內(nèi)的核心是由正、負(fù)電極構(gòu)成的芯體。而其中的正極電極的集電體即為鋁或鋁合金材質(zhì)。為了能從鋁或鋁合金材質(zhì)的負(fù)極集電體中引出引腳，現(xiàn)有的方法是采用超聲焊接(即摩擦焊)來將鋁帶與鎳帶熱熔連接起來，該方法的原理為通過超聲焊頭在金屬界面上產(chǎn)生超聲高頻率的振動(dòng)，這種超聲高頻率的振動(dòng)導(dǎo)致金屬界面間的劇烈摩擦和熱量，熱量使界面上的金屬熔化并相互滲透，冷卻固化后即達(dá)到焊接的目的。
現(xiàn)有的超聲焊接技術(shù)采用摩擦生熱原理，因此焊接發(fā)熱效率不高，對(duì)熔點(diǎn)較高的金屬熱熔焊接效果較差，例如純鎳的熔點(diǎn)為1450℃左右，鎳合金的熔點(diǎn)也高達(dá)1000℃以上，這樣，一般的超聲焊接機(jī)械很難實(shí)現(xiàn)鋁鎳之間良好的焊接效果大多數(shù)情況下鋁帶與鎳帶僅為單純的機(jī)械咬合，而并非牢固的焊接。為實(shí)現(xiàn)鋁、鎳間良好充分的熔焊就需要采用功率很大的超聲焊接機(jī)械，但是功率越大的超聲焊接的機(jī)械，價(jià)格越昂貴，最終導(dǎo)致投資與生產(chǎn)成本大幅上升，不利于產(chǎn)品在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中勝出。為了克服超聲焊接技術(shù)的上述缺點(diǎn)，人們?cè)陔娮釉Y(jié)構(gòu)領(lǐng)域也考慮其它形式的精密焊接技術(shù)例如電阻點(diǎn)焊。通過大量實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，電阻點(diǎn)焊對(duì)于鋁鎳電極間的焊接也不勝任。因?yàn)?，電阻焊是在工件連接點(diǎn)處通以一定的電流，利用電流在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的熱將連接處的金屬熔化后實(shí)現(xiàn)焊接。從原理來看，電阻焊方式系利用電流的熱效應(yīng)進(jìn)行熱熔焊接，發(fā)熱效率很高，熱熔和焊接效果應(yīng)該也很好。但實(shí)際上不盡然，可能的原因是金屬鋁是一種質(zhì)地較為疏松的金屬材料，并且熔點(diǎn)較低(670℃左右)，電阻率較?。欢嚱饘俚娜埸c(diǎn)較高(1450℃左右)，電阻率較大，因此這兩種金屬在熔點(diǎn)和電阻率上差別較大，導(dǎo)致熱量和電流均主要集中在熔點(diǎn)較低的鋁界面上，若電流過小，即使鋁開始熔化了，但是鎳還無(wú)動(dòng)于衷而沒有絲毫軟化，無(wú)法達(dá)到焊接的目的；而如將電流增大使鎳開始軟化或熔化，則因?yàn)殇X帶在此電流下會(huì)被瞬間燒掉或炸開，焊接的目的還是無(wú)法達(dá)到?；陬愃粕鲜龅膶?shí)踐經(jīng)驗(yàn)，人們已形成這樣的共識(shí)鋁、鎳是兩種難以實(shí)現(xiàn)焊接的金屬，在電子元件生產(chǎn)中，使用一般的焊接方法包括電阻點(diǎn)焊方法均無(wú)法有效地對(duì)鋁帶和鎳帶進(jìn)行熔焊連接。
在與此相關(guān)的領(lǐng)域，人們做過一些技術(shù)探索和改進(jìn)，如中國(guó)專利文件97122110.3，其中公開了一種鎳合金包層鋼板及其生產(chǎn)方法，該方法將廉價(jià)鋼板，如軟鋼板或碳鋼板，焊到昂貴的良好耐酸耐腐蝕鎳基合金板上而制得的一種鎳合金包層鋼板。該方法系采用一薄結(jié)合劑板，如一薄鎳板、薄不銹鋼基體板、鎳帶或不銹鋼帶，首先貼附到一鋼板上。然后，通過縫電阻焊法將一鎳基合金板焊接到鋼板上，該結(jié)合劑板插在鎳合金板和鋼板之間。據(jù)稱該方法可以大大節(jié)省貴金屬鎳板的用量和包層鋼板的單位重量。但該方法主要是應(yīng)用于鎳合金板與鋼板之間的焊接。
相關(guān)的技術(shù)探索和改進(jìn)，見于中國(guó)專利文件98808976.9，其中公開了一種用于點(diǎn)焊的鋁合金薄板，該鋁合金薄板主要用于汽車外殼，為確保這種鋁合金薄板能在連續(xù)電阻點(diǎn)焊時(shí)，對(duì)含銅電極的變形最小，并且具有穩(wěn)定的焊接性，該技術(shù)主要在鋁合金薄板材質(zhì)中添加一些其它元素，該鋁合金的合金組成包括含2-6wt.％Mg，0.15-1.0wt.％Fe和0.03-2.0wt.％Mn的初始鋁合金薄板，此外，還包括一個(gè)覆蓋在將與焊接時(shí)所使用的電極緊貼壓靠一起的初始鋁合金薄板的一個(gè)表面上的表面層，所述表面層包含顆粒狀金屬間化合物的粒子，其直徑等于或高于0.5μm，密度為4,000個(gè)粒子/mm2或更高。該方法涉及到鋁合金焊接的一些難點(diǎn)，但其改進(jìn)主要是針對(duì)鋁合金的組分和防止電極與被焊接的鋁合金板間產(chǎn)生合金變形結(jié)構(gòu)。該技術(shù)并不能解決鎳、鋁焊接生產(chǎn)實(shí)際中的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明所要達(dá)到的技術(shù)目的是要提供一種能夠輕易地實(shí)現(xiàn)鋁帶和鎳帶間的熔焊連接、而且焊接的強(qiáng)度高、連接的效果牢固可靠的鋁鎳金屬焊接帶及其制備方法。
為此，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種鋁鎳金屬焊接帶，該焊接帶包括熔焊連接的鋁薄帶和鎳薄帶，所述鋁薄帶與鎳薄帶層疊構(gòu)成多層結(jié)構(gòu)，而焊接帶的最上層和最下層均為鎳薄帶。本發(fā)明的鋁鎳金屬焊接帶采用創(chuàng)新的層次結(jié)構(gòu)即在焊接帶的最上層和最下層均為鎳薄帶，形成鎳薄帶夾持內(nèi)層的含鋁等薄帶的層次結(jié)構(gòu)。生產(chǎn)實(shí)踐證明這樣的層間結(jié)構(gòu)能夠很好的利用熔點(diǎn)高的金屬鎳片/帶來包夾住熔點(diǎn)低的金屬鋁片/帶，當(dāng)電阻點(diǎn)焊機(jī)通過單針或雙針電極將電流導(dǎo)入鋁帶與鎳帶的連接處后，盡管鋁薄帶仍然可能較鎳薄帶提前進(jìn)行熔化，但是因?yàn)辄c(diǎn)焊電極不直接接觸金屬鋁，且鎳薄帶夾持在鋁薄帶兩邊，使得熔融鋁液無(wú)法蒸發(fā)逃逸，進(jìn)而，由于金屬鋁的良好導(dǎo)熱性使其能夠迅速將自身的熱量傳遞給兩邊的鎳薄帶，并逐步將鎳薄帶界面熔化，鎳鋁交熔冷卻后形成牢固的焊接點(diǎn)和結(jié)構(gòu)。由此可見，本發(fā)明的金屬焊接帶的層間結(jié)構(gòu)，能使熔點(diǎn)高的金屬鎳較好地吸收界面上金屬鋁所產(chǎn)生的富余熱量，在實(shí)現(xiàn)自身熔焊的同時(shí)使熔點(diǎn)低的金屬鋁得到保護(hù)；并且，由上述的熔焊機(jī)理分析以及實(shí)驗(yàn)證明可知，本發(fā)明的鋁鎳金屬焊接帶連接的效果牢固可靠，其焊接的強(qiáng)度甚至可以超過鋁基體本身的強(qiáng)度。
作為一些可供選擇的實(shí)例，本發(fā)明采取如下較具體改進(jìn)措施本發(fā)明焊接帶的不同層次上的金屬薄帶和/或同類材質(zhì)的金屬薄帶的厚度相等或不等；所述的鎳薄帶與鋁薄帶的厚度相等或不等；所述的焊接帶具有鎳薄帶與鋁薄帶交替的層間結(jié)構(gòu)，且所述焊接帶的層數(shù)為奇數(shù)，其中優(yōu)選3或5層的鎳薄帶與鋁薄帶，如可采取鎳/鋁/鎳、鎳/鋁/鎳/鋁/鎳等層間結(jié)構(gòu)的焊接帶。所述的鎳薄帶的材質(zhì)為純鎳或合金鎳，所述的鋁薄帶的材質(zhì)為純鋁或合金鋁。所述合金鎳材質(zhì)中的鎳含量大于80％；所述合金鋁材質(zhì)中的鋁含量大于95％。鎳薄帶與鋁薄帶兩種金屬薄帶的厚度為0.01～0.30mm。優(yōu)選厚度為0.05～0.15mm。上述這些措施便于更加優(yōu)化金屬焊接帶的各種加工或產(chǎn)品性能，開拓更加廣泛的應(yīng)用前景。
相應(yīng)地，本發(fā)明的另一技術(shù)方案是一種上述的鋁鎳金屬焊接帶的制備方法，該方法將鎳薄帶與鋁薄帶層疊焊接制成所述的焊接帶，該方法包括如下步驟A)將兩片鎳薄帶分別疊置于單層鋁薄帶兩面，或者，通過疊置鎳薄帶形成鎳薄帶處于最上層和最下層而夾持內(nèi)層薄帶的層疊結(jié)構(gòu)；B)將電阻焊設(shè)備的正、負(fù)電極分別與最上層和最下層的鎳薄帶相連接；C)開啟電阻焊設(shè)備實(shí)施焊接，得到所述的焊接帶成品。本發(fā)明的方法是通過夾焊的方式實(shí)現(xiàn)鋁帶與鎳帶的熔焊連接，即將鎳帶置于鋁帶的兩側(cè)包夾住鋁帶再進(jìn)行焊接，從而可以大大簡(jiǎn)化鋁帶與鎳帶的焊接，可以大大地降低對(duì)焊接設(shè)備包括電阻焊設(shè)備的要求，例如，采用本發(fā)明的方法，可以對(duì)電阻焊機(jī)的電流脈沖的穩(wěn)定性和精確度不作特殊的要求，即采用最普通的電阻焊機(jī)進(jìn)行點(diǎn)焊方式就能輕易地實(shí)現(xiàn)鎳片與鋁片之間的焊接，而且焊接的效果好，焊接的強(qiáng)度大大提高，從而，大幅地降低了焊接生產(chǎn)的成本。
本發(fā)明采取如下較具體改進(jìn)措施在步驟B)中，電阻焊設(shè)備的正電極通過點(diǎn)焊金屬棒針與最上層的鎳薄帶相連接，電阻焊設(shè)備的負(fù)電極通過金屬平板與最下層的鎳薄帶相連接。當(dāng)然雙針式點(diǎn)焊也是可行的焊接方法。
在步驟C)中，調(diào)節(jié)所述電阻焊設(shè)備的正、負(fù)電極的輸出電壓在100伏特～200伏特。優(yōu)選電壓為130～170V。
采用本發(fā)明的方法最適用的領(lǐng)域之一是在離子二次電池制造領(lǐng)域。本發(fā)明的方法和產(chǎn)品在聚合物(軟包裝)鋰離子電池的制造領(lǐng)域，具有尤為重要的意義，使用本發(fā)明的方法就可以通過簡(jiǎn)單的電阻焊方法和設(shè)備順利地實(shí)現(xiàn)鋁帶正集電體與鎳帶極耳間的連接目的，使得鋰離子電池的生產(chǎn)成本進(jìn)一步下降。
總之，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)以及方法改進(jìn)具有實(shí)施簡(jiǎn)便、有效、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。
以下，結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)解決方案作進(jìn)一步說明。

圖1為本發(fā)明金屬焊接帶實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明金屬焊接帶實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明方法實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

金屬焊接帶實(shí)施例1如圖1，所示為一種鋁鎳金屬焊接帶，該焊接帶包括熔焊連接的鋁薄帶1和鎳薄帶2，鋁薄帶1與鎳薄帶2層疊構(gòu)成三層交替的層間結(jié)構(gòu)，焊接帶的最上層和最下層均為鎳薄帶2。不同層次上的鎳薄帶2的厚度相等為0.05mm。，鋁薄帶1的厚度為0.15mm。。
鎳薄帶2的材質(zhì)為純鎳，鋁薄帶的材質(zhì)鋁含量大于95％的合金鋁。
金屬焊接帶實(shí)施例2如圖2，所示為一種鋁鎳金屬焊接帶，該焊接帶包括熔焊連接的鋁薄帶1和鎳薄帶2，鋁薄帶1與鎳薄帶2層疊構(gòu)成五層交替的層間結(jié)構(gòu)，而焊接帶的最上層和最下層均為鎳薄帶2。
最上層和最下層次上的鎳薄帶2的厚度為0.1mm。次上層和次下層次上的鋁薄帶1的厚度為0.1mm，中間的鎳薄帶2的厚度為0.08mm。
鎳薄帶2的材質(zhì)為鎳含量大于90％的合金鎳，鋁薄帶的材質(zhì)為純鋁。
方法實(shí)施例如圖3，所示為一種制備實(shí)施例1中所述的鋁鎳金屬焊接帶的設(shè)備及方法，該方法將鎳薄帶2與鋁薄帶1先行層疊即將兩片鎳薄帶2分別疊置于單層鋁薄帶1兩面，將最下層的鎳薄帶2平鋪置于金屬平板6上；再將電阻焊設(shè)備的負(fù)電極4與金屬平板6相連接，將電阻焊設(shè)備的正電極3與點(diǎn)焊金屬棒針5相連接，開啟電阻焊設(shè)備，調(diào)節(jié)電阻焊設(shè)備的正、負(fù)電極的輸出電壓在130～170V，操作點(diǎn)焊金屬棒針5在最上層的鎳薄帶2需焊接處實(shí)施點(diǎn)焊連接，完成若干點(diǎn)的焊接后得到本發(fā)明的焊接帶成品。
權(quán)利要求
1.一種鋁鎳金屬焊接帶，該焊接帶包括熔焊連接的鋁薄帶和鎳薄帶，所述鋁薄帶與鎳薄帶層疊構(gòu)成多層結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的焊接帶的最上層和最下層均為鎳薄帶。
2.如權(quán)利要求1所述的鋁鎳金屬焊接帶，其特征在于不同層次上的薄帶的厚度相等或不等。
3.如權(quán)利要求1所述的鋁鎳金屬焊接帶，其特征在于所述的鎳薄帶與鋁薄帶的厚度相等或不等。
4.如權(quán)利要求1、2、3之一所述的鋁鎳金屬焊接帶，其特征在于所述的焊接帶具有鎳薄帶與鋁薄帶交替的層間結(jié)構(gòu)，且所述焊接帶的層數(shù)為奇數(shù)。
5.如權(quán)利要求1、2、3之一所述的鋁鎳金屬焊接帶，其特征在于所述的鎳薄帶的材質(zhì)為純鎳或合金鎳，所述的鋁薄帶的材質(zhì)為純鋁或合金鋁。
6.如權(quán)利要求5所述的鋁鎳金屬焊接帶，其特征在于所述合金鎳材質(zhì)中的鎳含量大于80％；所述合金鋁材質(zhì)中的鋁含量大于95％。
7.如權(quán)利要求1、2、3之一所述的鋁鎳金屬焊接帶，其特征在于所述鎳薄帶與鋁薄帶的厚度為0.01～0.30mm。
8.一種如權(quán)利要求1～7之一所述的鋁鎳金屬焊接帶的制備方法，該方法將鎳薄帶與鋁薄帶層疊焊接制成所述的焊接帶，其特征在于，所述的方法包括如下步驟A)將兩片鎳薄帶分別疊置于單層鋁薄帶兩面，或者，通過疊置鎳薄帶形成鎳薄帶處于最上層和最下層而夾持內(nèi)層薄帶的層疊結(jié)構(gòu)；B)將電阻焊設(shè)備的正、負(fù)電極分別與最上層和最下層的鎳薄帶相連接；C)開啟電阻焊設(shè)備實(shí)施焊接，得到所述的焊接帶成品。
9.如權(quán)利要求8所述的鋁鎳金屬焊接帶的制備方法，其特征在于在所述步驟B)中，所述正電極通過點(diǎn)焊金屬棒針與最上層的鎳薄帶相連接，所述負(fù)電極通過金屬平板與最下層的鎳薄帶相連接。
10.如權(quán)利要求8所述的鋁鎳金屬焊接帶的制備方法，其特征在于在所述步驟C)中，調(diào)節(jié)所述電阻焊設(shè)備的正、負(fù)電極的輸出電壓在100伏特～200伏特。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋁鎳金屬焊接帶，該焊接帶包括熔焊連接的鋁薄帶和鎳薄帶，鋁薄帶與鎳薄帶層疊構(gòu)成多層結(jié)構(gòu)，而焊接帶的最上層和最下層均為鎳薄帶。本發(fā)明提供一種能夠輕易地實(shí)現(xiàn)鋁帶和鎳帶間的熔焊連接、而且焊接的強(qiáng)度高、連接的效果牢固可靠的鋁鎳金屬焊接帶及其制備方法。
文檔編號(hào)B32B37/06GK1733467SQ200410051059
公開日2006年2月15日 申請(qǐng)日期2004年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月12日
發(fā)明者李尹慶, 包有江, 詹發(fā)榮, 鄭華杰 申請(qǐng)人:肇慶市風(fēng)華鋰電池有限公司