[發明專利]一種在氮化鋁陶瓷表面敷銅或敷銅合金的方法

在審

• 申請號: 202110080596.0
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112830814A
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 潘偉;劉廣華
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C04B41/88
• 分類號: C04B41/88;C23C4/134;C23C4/06;C23C4/08
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 劉凱強;張奎燕

1.一種大氣等離子噴涂噴槍，所述噴槍包括等離子體電離腔室、電極、冷卻氣裝置和冷卻液裝置；

所述等離子體電離腔室包括等離子體噴嘴、粉體送料通道、等離子氣體通道；所述粉體送料通道的一端與所述等離子體電離腔室連通，所述粉體通道的另一端與粉體源連通；所述等離子氣體通道的一端與所述等離子體電離腔室連通，所述等離子氣體通道的另一端與等離子氣體源連通；

所述電極包括正極和負極，所述正極為所述等離子體噴嘴內側；所述負極的末端伸出所述等離子體噴嘴外；

所述冷卻氣裝置包括冷卻氣噴嘴和冷卻氣通道，所述等離子體噴嘴外側設置有環繞所述等離子體噴嘴的冷卻氣噴嘴；所述冷卻氣通道的一端與所述冷卻氣噴嘴連通，所述冷卻氣通道的另一端與冷卻氣源連通；

所述冷卻液裝置包括冷卻管路以及冷卻液通道；所述冷卻管路設置在所述等離子體噴嘴與所述冷卻氣噴嘴之間的噴槍內；所述冷卻液通道將冷卻液源與所述冷卻管道連通；

所述粉體為銅或銅合金。

2.根據權利要求1所述的大氣等離子噴涂噴槍，其中，所述冷卻管路與所述等離子體噴嘴的側壁的距離為2mm至5mm；

可選地，所述等離子體噴嘴的噴口直徑為1.5至2mm。

3.根據權利要求1或2所述的大氣等離子噴涂噴槍，其中，所述負極的末端為圓形，所述負極的末端的直徑為0.3至2mm；可選地，所述負極的末端的直徑為2mm；

可選地，所述負極伸出所述等離子體噴嘴外的長度為2mm至6mm。

4.一種在氮化鋁陶瓷表面敷銅或敷銅合金的方法，使用權利要求1至3中任一項所述的大氣等離子噴涂噴槍，所述方法使用大氣等離子噴涂技術在大氣氣氛環境下向氮化鋁陶瓷上敷銅或銅合金；

所述粉體源中的銅粉或銅合金粉由載氣經所述粉體送料通道輸送至等離子體電離腔室，所述等離子氣體源中的等離子氣體經所述等離子氣體通道進入所述等離子體電離腔室，形成等離子體；

所述銅粉或銅合金粉被融化后，經所述等離子體噴嘴噴出，在所述氮化鋁陶瓷表面覆銅或銅合金。

5.根據權利要求4所述的在氮化鋁陶瓷表面敷銅或敷銅合金的方法，其中，所述冷卻氣噴嘴噴出的冷卻氣包圍所述等離子體噴嘴噴出的等離子束。

6.根據權利要求4所述的在氮化鋁陶瓷表面敷銅或敷銅合金的方法，其中，所述載氣、冷卻氣和等離子氣體為惰性氣氛氣體；

所述惰性氣氛氣體選自惰性氣體、氫氣和氮氣中的任意一種或更多種；可選地，所述惰性氣氛氣體為氬氣、氮氣、氦氣或氬氫混合氣；

可選地，所述氬氫混合氣中氫氣含量為5vol.％至15vol.％；優選地，所述氬氫混合氣中氫氣含量在5vol.％至10vol.％。

7.根據權利要求4至6中任一項所述的在氮化鋁陶瓷表面敷銅或敷銅合金的方法，其中，所述銅合金選自銅的鎳合金、銅的錫合金、銅的鋅合金、銅的鈦合金、銅的銀合金、銅的鑭合金、銅的釤合金、銅的釓合金、銅的釔合金、銅的釹合金和銅的鎢合金中的任意一種或更多種；

可選地，所述銅粉或銅合金粉其粒徑分布在1μm至100μm，優選地，所述粒徑分布在1μm至30μm。

8.根據權利要求4至6中任一項所述的在氮化鋁陶瓷表面敷銅或敷銅合金的方法，其中，所述氮化鋁陶瓷選自純度為98wt.％至99.99wt.％；

可選地，所述氮化鋁陶瓷基板表面粗糙度為0.2μm至20μm；優選地，所述氮化鋁陶瓷基板表面粗糙度為0.3μm至20μm。

9.根據權利要求4至6中任一項所述的在氮化鋁陶瓷表面敷銅或敷銅合金的方法，其中，所述等離子束橫截面為圓錐形，直徑為0.5mm至3mm；可選地，所述等離子束橫截面為直徑1mm圓弧。