[發(fā)明專利]銅-銀異種金屬藍(lán)光激光增材制造功能梯度材料的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210539772.7
• 申請(qǐng)日: 2022-05-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115026304A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭芳瑜;周林;楊岑岑;喻云;鄧犇;唐小衛(wèi)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造創(chuàng)新中心有限公司
• 主分類號(hào): B22F10/25
• 分類號(hào): B22F10/25;B22F10/28;B22F10/36;B22F10/34;B22F10/32;B22F10/38;B33Y10/00
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時(shí)代知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 郝明琴

本發(fā)明公開(kāi)了一種銅?銀異種金屬藍(lán)光激光增材制造功能梯度材料的方法。方法為在激光增材制造的過(guò)程中，在銅材上使用藍(lán)光波段激光束對(duì)含銀粉末材料進(jìn)行處理，沉積形成銀層；所述藍(lán)光波段激光束的功率范圍為500?2000W。本發(fā)明通過(guò)激光增材制造實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合+精確控制沉積層成分和厚度+多層沉積復(fù)合的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使其成為制造成分自由設(shè)計(jì)+冶金結(jié)合+沉積層厚度精準(zhǔn)可控的功能梯度材料的優(yōu)異方案，藍(lán)光激光增材制造能大幅提高銅和銀此類高反射率、高導(dǎo)熱率金屬材料對(duì)激光吸收率，減少增材過(guò)程中激光功率損失，避免質(zhì)量缺陷，實(shí)現(xiàn)銅和銀的冶金結(jié)合和高質(zhì)量增材制造。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光增材制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及銅-銀異種金屬藍(lán)光激光增材制造功能梯度材料的方法。

背景技術(shù)

功能梯度材料由于其組織成分和性能有著梯度性能結(jié)合優(yōu)勢(shì)，可以將具有不同性能的材料按一定組成方式結(jié)合到一起形成復(fù)合零件，實(shí)現(xiàn)零件性能多樣性、功能一體化、輕量化、節(jié)約貴重原材料等優(yōu)勢(shì)；

銅及銅合金與銀及銀基合金具備優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性，銀及銀基合金電性能方面更優(yōu)異，但作為貴金屬，其使用成本較高，通常是一起用于電子電氣等領(lǐng)域的接頭觸點(diǎn)、通流觸面等，而現(xiàn)有的銅-銀復(fù)合制造方式局限于噴涂、電鍍，所制備的功能梯度材料中銅和銀不僅有著制備層厚度上不去的問(wèn)題，也難以克服異種金屬材料梯度區(qū)的結(jié)合問(wèn)題，為非冶金結(jié)合，而是介于冶金結(jié)合與機(jī)械咬合之間，存在結(jié)合強(qiáng)度低等問(wèn)題，在經(jīng)長(zhǎng)期使用后，所制備的銅-銀復(fù)合零件會(huì)出現(xiàn)脫離，受損現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提出一種一種異種金屬材料的藍(lán)光激光增材制造功能梯度材料的方法，通過(guò)激光增材制造實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合+精確控制沉積層成分和厚度+多層沉積復(fù)合的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使其成為制造成分自由設(shè)計(jì)+冶金結(jié)合+沉積層厚度精準(zhǔn)可控的功能梯度材料的優(yōu)異方案。而對(duì)于銅和銀此類高反射率、高導(dǎo)熱率金屬材料對(duì)紅外波段激光吸收率低，易導(dǎo)致低吸收率高能量密度激光增材制造情況下的熱輸入累積、氣孔、夾雜等質(zhì)量問(wèn)題影響功能梯度材料的成型和性能，可以采用短波長(zhǎng)藍(lán)光波段激光光源，相對(duì)于紅外波段激光能大幅提高銅和銀材料對(duì)激光吸收率，減少增材過(guò)程中激光功率損失，避免質(zhì)量缺陷。

本發(fā)明的一種銅-銀異種金屬藍(lán)光激光增材制造功能梯度材料的方法，在激光增材制造的過(guò)程中，在銅材上使用藍(lán)光波段激光束對(duì)含銀粉末材料進(jìn)行處理，沉積形成銀層；所述藍(lán)光波段激光束的功率范圍為500-2000W。

進(jìn)一步的，具體過(guò)程如下：

S1:在激光增材制造前，對(duì)銅材表面進(jìn)行打磨和清洗，以去除氧化膜和污漬，保證銅材表面選定增材區(qū)域充分潔凈；

S2:根據(jù)功能梯度材料的要求，設(shè)計(jì)好各沉積層的成分，進(jìn)行激光增材時(shí)可以在銅材上單獨(dú)沉積銀層，或銅材上沉積銀層后再繼續(xù)沉積形成銅或銅合金層的復(fù)合層，或銅-銀的多層疊加或多層交替疊加；

S3:采用藍(lán)光波段激光束在銅材選定區(qū)域?qū)︺y粉末材料進(jìn)行激光增材處理，并通過(guò)增材工藝參數(shù)的調(diào)整精確控制形成沉積層的厚度；

S3:對(duì)增材制造的銅-銀功能梯度材料的零件根據(jù)要求進(jìn)行打磨或噴砂或熱處理后處理。

進(jìn)一步的，所述藍(lán)光波段的激光束波長(zhǎng)范圍在450±20nm，光束質(zhì)量為平頂光，呈均勻熱源分布。

進(jìn)一步的，所述藍(lán)光波段激光束的掃描速度為0.5～2m/min。

進(jìn)一步的，所述藍(lán)光波段激光束形成的聚焦光斑包括但不局限于圓形光斑和方形光斑；所述藍(lán)光波段激光束形成的圓形聚焦光斑的直徑為0.5-2mm；所述藍(lán)光波段激光束形成的方形聚焦光斑邊長(zhǎng)為0.4-2mm。

進(jìn)一步的，所述含銀粉末材料包括但不局限于純銀粉末材料或銀銅合金粉末材料；所述含銀粉末材料的粒徑為50-150μm，經(jīng)球形造粒處理。