一種Ag基電觸頭的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于先進(jìn)快速制造技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，設(shè)及一種Ag基電觸頭的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電觸頭直接擔(dān)負(fù)著連通、斷開(kāi)電路和負(fù)載電流的任務(wù)，它的可靠性直接影響到電 器系統(tǒng)整體的可靠性，被稱為電器的"屯、臟"。觸頭焊接在觸橋上，二者直接影響開(kāi)關(guān)電器的 可靠運(yùn)行和使用壽命。觸橋要求有較高的導(dǎo)電性、可焊性并具有一定的強(qiáng)度，通常采用銅合 金或鐵銅合金等。觸頭要求有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、接觸電阻低且穩(wěn)定、優(yōu)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(diǎn) 材料。其中，Ag基觸頭材料導(dǎo)熱性好、加工性能優(yōu)越、具有很高的抗氧化性且對(duì)綠色環(huán)保，廣 泛適用于各類低壓電器。
[0003] Ag基觸頭的現(xiàn)有制備工藝有內(nèi)氧化法和粉末冶金法。內(nèi)氧化法具有材料致密性 好、工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)率高等特點(diǎn)，但材料很難充分氧化，制備獲得的觸頭零件結(jié)構(gòu)不均勻，嚴(yán) 重降低其抗烙焊性和電壽命。而粉末冶金法的工藝流程長(zhǎng)、需要成形設(shè)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(yù)制一定厚度(200WI1~800WI1)的過(guò)渡層， 整個(gè)電觸頭零件制造工藝流程長(zhǎng)、成本高，因此亟須尋求新的制造方法來(lái)優(yōu)化此類產(chǎn)品的 制造過(guò)程，提供制造效率、降低制造成本。
[0004] 激光選區(qū)烙化（Selective Laser Melting, SLM)是增材制造 （Additive Manufacturing)技術(shù)中的一種粉床烙化工藝，采用該方法可W用來(lái)制造金屬零件;然而現(xiàn) 有的SLM采用能量密度極高的激光束來(lái)烙化金屬，烙化溫度場(chǎng)可W達(dá)到3000°C，將該方法 引入致Ag基觸頭零件的制造，將會(huì)造成低烙點(diǎn)Ag在成形過(guò)程中存在嚴(yán)重的蒸發(fā)損耗，影響 成形制件的成分，進(jìn)而導(dǎo)致Ag基觸頭零件的失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的W上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提出了一種Ag基電觸頭的制造方 法，其目的在于通過(guò)降低激光選區(qū)烙化法的反應(yīng)溫度，從而減少Ag的損耗，提高成形制件的 強(qiáng)度。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種Ag基電觸頭的制造方法，包 括W下步驟：
[0007] 步驟一:先在觸橋表面鋪制20皿~50WI1厚的Ag粉，再在含氧氣氛中，使用激光選區(qū) 烙化法將其焊合于觸橋表面，使Ag與氧氣反應(yīng)形成過(guò)渡層;所述Ag粉的粒徑為10皿~45皿， 在所述激光選區(qū)烙化法中，通過(guò)調(diào)整激光的功率W及激光在成形表面的光斑直徑，使得激 光的福照度為4 X l〇5w/m2~10 X l〇5w/m2;
[000引步驟二:先在所述過(guò)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(qū) 烙化法在過(guò)渡層表面打印出Ag基電觸頭S維結(jié)構(gòu)，同時(shí)對(duì)觸橋W200°C~400°C的溫度加 執(zhí). "一，
[0009]所述含氧氣氛中，氧氣的體積比大于等于30%。
[0010]優(yōu)選地，所述Ag基觸頭粉末的制備方法為，將Ag粉與增強(qiáng)體顆粒在IOOrpm~ 2(K)rpm的轉(zhuǎn)速下球磨，直至增強(qiáng)體顆粒均勻地粘附于Ag粉表面;所述增強(qiáng)體顆粒為碳、鶴、 金屬氧化物、金屬碳化物W及金屬氮化物中的一種或多種，質(zhì)量為Ag粉質(zhì)量的10%~30%。
[0011] 作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述Ag粉的粒徑為10皿~45皿;所述增強(qiáng)體顆粒的粒徑為0.1 皿~1皿，平均粒徑小于等于0.5皿。
[0012] 作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述球磨的時(shí)間為化~化小時(shí)。
[0013] 作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述Ag粉為球形或者近球形。
[0014] 優(yōu)選地，所述含氧氣氛中的氧氣與參與反應(yīng)的Ag粉的摩爾比為1:4~1.2:4。
[001引優(yōu)選地，在步驟二之后，再將Ag基電觸頭在300°C~350°C烘箱中熱處理4hW上，W 去除內(nèi)應(yīng)力。
[0016] 總體而言，本發(fā)明由于在激光選區(qū)烙化過(guò)程中預(yù)制過(guò)渡層、減小激光的福照度，同 時(shí)在激光選區(qū)烙化的反應(yīng)過(guò)程中通入了氧氣，能夠取得下列有益效果：
[0017] 1、通過(guò)減小激光選區(qū)烙化法所使用的激光的福照度，降低了反應(yīng)表面的能量密 度，從而降低了激光選區(qū)烙化法的反應(yīng)溫度；
[0018] 2、在制備過(guò)程中通入氧氣，減少了 Ag粉由于蒸發(fā)而發(fā)生的材料損耗；
[0019] 3、預(yù)制了 20皿~50皿的過(guò)渡層，進(jìn)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；
[0020] 3、由于反應(yīng)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(shí)也避免了由于材料蒸發(fā)而造成的零件結(jié)構(gòu)不均勻；
[0021] 4、將激光選區(qū)烙化法引入到Ag基觸頭零件制備，直接打印出過(guò)渡層和觸頭材料， 實(shí)現(xiàn)Ag電觸頭零件的快速制造，從而縮短了電觸頭零件的工藝流程、降低工藝成本；
[0022] 5、預(yù)制Ag基觸頭粉末時(shí)，通過(guò)低速球磨，防止了 Ag粉的烙化變形。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明 進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用W解釋本發(fā)明，并不用于 限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所設(shè)及到的技術(shù)特征只要彼此之 間未構(gòu)成沖突就可W相互組合。
[0024] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種Ag基電觸頭的制造方法，其 特征在于，包括W下步驟：
[0025] 步驟一:預(yù)制Ag基觸頭粉末
[0026] 選擇碳、鶴、金屬氧化物、金屬碳化物W及金屬氮化物中的一種或多種作為增強(qiáng)體 顆粒，增強(qiáng)體顆粒的粒徑為0.1 wii~Ijim，平均粒徑小于等于0同時(shí)篩選出粒徑為IOjim ~45皿的Ag粉。
[0027] 將Ag粉與增強(qiáng)體顆粒Wl0:3~10:1的比例混合球磨直至增強(qiáng)體顆粒均勻地粘附 在Ag粉表面，球磨的轉(zhuǎn)速為10化pm~20化pm W免溫度過(guò)高使得Ag烙化;球磨的時(shí)間優(yōu)選為 化~化小時(shí);球磨時(shí)間過(guò)短會(huì)混合不均勻，但是球磨時(shí)間過(guò)長(zhǎng)則會(huì)導(dǎo)致Ag粉變形，影響激光 選區(qū)烙化成形的流動(dòng)性。
[0028]增強(qiáng)體顆粒與Ag粉混合后能增加成形制件的初性。
[00巧]步驟二:預(yù)制過(guò)渡層
[0030] 選擇粒徑為IOwii~45WI1的Ag粉，在觸橋表面鋪制厚度為20WI1~50WI1的薄層，再在 含氧氣氛中，使用激光選區(qū)烙化法將其焊合于觸橋表面，使Ag與氧氣反應(yīng)形成過(guò)渡層;所述 Ag粉的激光選區(qū)烙化法使用的激光器優(yōu)選為化光纖激光器，調(diào)節(jié)激光的功率和光斑大小， 使得福照度為4 X IO5WzV~10 X IO5WzV，福照度過(guò)大容易造成Ag在成形過(guò)程中的蒸發(fā)損 耗，而過(guò)小會(huì)產(chǎn)生未烙化粉末或者不完全烙化粉末，造成缺陷。
[0031 ]步驟S:先在過(guò)渡層表面鋪制Ag基觸頭粉末，再在含氧氣氛中，根據(jù)觸頭S維CAD 數(shù)據(jù)，使用激光選區(qū)烙化設(shè)備在過(guò)渡層表面打印出Ag基電觸頭S維結(jié)構(gòu)，同時(shí)對(duì)觸橋W200 °C~400°C W上的溫度加熱，防止激光選區(qū)烙化成形中打印的觸頭零件的開(kāi)裂，由于設(shè)備的 限制W及能量節(jié)約的考慮，一般加熱溫度為200°C~300°C。
[0032] 上述步驟一和步驟二中，Ag粉優(yōu)選為球形或者近球形的Ag粉，例如氣霧法制備的 Ag粉，該材料相比其它形狀的Ag粉，流動(dòng)性更好，更適用于激光選區(qū)烙化法。
[0033] 上述步驟二和步驟=的含氧氣氛中，氧氣的體積比大于等于30%，可W通入純氧， 也可W通入含氧的混合氣氛，例如體積比為30 %~100 %的氧氣和0 %~70 %的氣氣組成 的混合氣體。氣氛通過(guò)SLM設(shè)備的成形界面通入。
[0034] 為使Ag能完全反應(yīng)，含氧氣氛中的氧氣需過(guò)量，其氧氣與參與反應(yīng)的Ag粉的摩爾 比優(yōu)選為1:4~1.2:4,即反應(yīng)系數(shù)的1~1.2倍;具體計(jì)算方法為，設(shè)成形效率為m(g/min)， Ag含量為a( % )，則根據(jù)Ag和氧氣的反應(yīng)式得到氧氣質(zhì)量為2ma/27,通入氧氣質(zhì)量為
，通入氧氣體積為I
[0035] 步驟四：去除Ag基電觸頭內(nèi)部的熱應(yīng)力
[0036] 熱應(yīng)力去除的方法可W為熱處理、自然消除W及敲打振動(dòng)消除，其中，熱處理方法 最為常見(jiàn)，例如，可將Ag基電觸頭在300°C~350°C烘箱中進(jìn)行熱處理4hW上。
[0037] 實(shí)施例1
[003引（1)選取粒度10皿~35皿的氣霧化制備的Ag粉和平均粒徑為