[發明專利]一種Ag基電觸頭的制造方法

有效

• 申請號: 201510560254.3
• 申請日: 2015-09-02
• 公開（公告）號: CN105642889B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 宋波;趙曉;史玉升;魏青松;劉潔;章媛潔;文世峰;張李超
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F7/08
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本發明屬于先進快速制造技術領域，更具體地，涉及一種Ag基電觸頭的制造方法。

背景技術

電觸頭直接擔負著連通、斷開電路和負載電流的任務，它的可靠性直接影響到電器系統整體的可靠性，被稱為電器的“心臟”。觸頭焊接在觸橋上，二者直接影響開關電器的可靠運行和使用壽命。觸橋要求有較高的導電性、可焊性并具有一定的強度，通常采用銅合金或鐵銅合金等。觸頭要求有良好的導電性、導熱性、接觸電阻低且穩定、優異的抗侵蝕性能等，目前主要使用的有Ag基觸頭材料、Cu基觸頭材料、W基觸頭材料和貴金屬基弱電接點材料。其中，Ag基觸頭材料導熱性好、加工性能優越、具有很高的抗氧化性且對綠色環保，廣泛適用于各類低壓電器。

Ag基觸頭的現有制備工藝有內氧化法和粉末冶金法。內氧化法具有材料致密性好、工藝簡單、生產率高等特點，但材料很難充分氧化，制備獲得的觸頭零件結構不均勻，嚴重降低其抗熔焊性和電壽命。而粉末冶金法的工藝流程長、需要成形設備多、制造成本較高。最終，觸頭材料焊接在觸橋上，兩者之間還需預制一定厚度(200μm～800μm)的過渡層，整個電觸頭零件制造工藝流程長、成本高，因此亟須尋求新的制造方法來優化此類產品的制造過程，提供制造效率、降低制造成本。

激光選區熔化(Selective Laser Melting，SLM)是增材制造(Additive Manufacturing)技術中的一種粉床熔化工藝，采用該方法可以用來制造金屬零件；然而現有的SLM采用能量密度極高的激光束來熔化金屬，熔化溫度場可以達到3000℃，將該方法引入致Ag基觸頭零件的制造，將會造成低熔點Ag在成形過程中存在嚴重的蒸發損耗，影響成形制件的成分，進而導致Ag基觸頭零件的失效。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提出了一種Ag基電觸頭的制造方法，其目的在于通過降低激光選區熔化法的反應溫度，從而減少Ag的損耗，提高成形制件的強度。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種Ag基電觸頭的制造方法，包括以下步驟：

步驟一：先在觸橋表面鋪制20μm～50μm厚的Ag粉，再在含氧氣氛中，使用激光選區熔化法將其焊合于觸橋表面，使Ag與氧氣反應形成過渡層；所述Ag粉的粒徑為10μm～45μm，在所述激光選區熔化法中，通過調整激光的功率以及激光在成形表面的光斑直徑，使得激光的輻照度為4×10⁵W/m²～10×10⁵W/m²；

步驟二：先在所述過渡層表面鋪制Ag基觸頭粉末，再在含氧氣氛中，使用激光選區熔化法在過渡層表面打印出Ag基電觸頭三維結構，同時對觸橋以200℃～400℃的溫度加熱；

所述含氧氣氛中，氧氣的體積比大于等于30％。

優選地，所述Ag基觸頭粉末的制備方法為，將Ag粉與增強體顆粒在100rpm～200rpm的轉速下球磨，直至增強體顆粒均勻地粘附于Ag粉表面；所述增強體顆粒為碳、鎢、金屬氧化物、金屬碳化物以及金屬氮化物中的一種或多種，質量為Ag粉質量的10％～30％。

作為進一步優選地，所述Ag粉的粒徑為10μm～45μm；所述增強體顆粒的粒徑為0.1μm～1μm，平均粒徑小于等于0.5μm。

作為進一步優選地，所述球磨的時間為3h～7h小時。

作為進一步優選地，所述Ag粉為球形或者近球形。

優選地，所述含氧氣氛中的氧氣與參與反應的Ag粉的摩爾比為1:4～1.2:4。

優選地，在步驟二之后，再將Ag基電觸頭在300℃～350℃烘箱中熱處理4h以上，以去除內應力。

總體而言，本發明由于在激光選區熔化過程中預制過渡層、減小激光的輻照度，同時在激光選區熔化的反應過程中通入了氧氣，能夠取得下列有益效果：

1、通過減小激光選區熔化法所使用的激光的輻照度，降低了反應表面的能量密度，從而降低了激光選區熔化法的反應溫度；

2、在制備過程中通入氧氣，減少了Ag粉由于蒸發而發生的材料損耗；

3、預制了20μm～50μm的過渡層，進一步降低了Ag基電觸頭的制備溫度，提高了Ag基電觸頭制備的成功率；

3、由于反應溫度的降低，整體使Ag粉的損耗減少了20～30％，降低了材料的損耗，同時也避免了由于材料蒸發而造成的零件結構不均勻；