[发明专利]一种Ag基电触头的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于先进快速制造技术领域，更具体地，涉及一种Ag基电触头的制造方法。

背景技术

电触头直接担负着连通、断开电路和负载电流的任务，它的可靠性直接影响到电器系统整体的可靠性，被称为电器的“心脏”。触头焊接在触桥上，二者直接影响开关电器的可靠运行和使用寿命。触桥要求有较高的导电性、可焊性并具有一定的强度，通常采用铜合金或铁铜合金等。触头要求有良好的导电性、导热性、接触电阻低且稳定、优异的抗侵蚀性能等，目前主要使用的有Ag基触头材料、Cu基触头材料、W基触头材料和贵金属基弱电接点材料。其中，Ag基触头材料导热性好、加工性能优越、具有很高的抗氧化性且对绿色环保，广泛适用于各类低压电器。

Ag基触头的现有制备工艺有内氧化法和粉末冶金法。内氧化法具有材料致密性好、工艺简单、生产率高等特点，但材料很难充分氧化，制备获得的触头零件结构不均匀，严重降低其抗熔焊性和电寿命。而粉末冶金法的工艺流程长、需要成形设备多、制造成本较高。最终，触头材料焊接在触桥上，两者之间还需预制一定厚度(200μm～800μm)的过渡层，整个电触头零件制造工艺流程长、成本高，因此亟须寻求新的制造方法来优化此类产品的制造过程，提供制造效率、降低制造成本。

激光选区熔化(Selective Laser Melting，SLM)是增材制造(Additive Manufacturing)技术中的一种粉床熔化工艺，采用该方法可以用来制造金属零件；然而现有的SLM采用能量密度极高的激光束来熔化金属，熔化温度场可以达到3000℃，将该方法引入致Ag基触头零件的制造，将会造成低熔点Ag在成形过程中存在严重的蒸发损耗，影响成形制件的成分，进而导致Ag基触头零件的失效。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种Ag基电触头的制造方法，其目的在于通过降低激光选区熔化法的反应温度，从而减少Ag的损耗，提高成形制件的强度。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种Ag基电触头的制造方法，包括以下步骤：

步骤一：先在触桥表面铺制20μm～50μm厚的Ag粉，再在含氧气氛中，使用激光选区熔化法将其焊合于触桥表面，使Ag与氧气反应形成过渡层；所述Ag粉的粒径为10μm～45μm，在所述激光选区熔化法中，通过调整激光的功率以及激光在成形表面的光斑直径，使得激光的辐照度为4×10⁵W/m²～10×10⁵W/m²；

步骤二：先在所述过渡层表面铺制Ag基触头粉末，再在含氧气氛中，使用激光选区熔化法在过渡层表面打印出Ag基电触头三维结构，同时对触桥以200℃～400℃的温度加热；

所述含氧气氛中，氧气的体积比大于等于30％。

优选地，所述Ag基触头粉末的制备方法为，将Ag粉与增强体颗粒在100rpm～200rpm的转速下球磨，直至增强体颗粒均匀地粘附于Ag粉表面；所述增强体颗粒为碳、钨、金属氧化物、金属碳化物以及金属氮化物中的一种或多种，质量为Ag粉质量的10％～30％。

作为进一步优选地，所述Ag粉的粒径为10μm～45μm；所述增强体颗粒的粒径为0.1μm～1μm，平均粒径小于等于0.5μm。

作为进一步优选地，所述球磨的时间为3h～7h小时。

作为进一步优选地，所述Ag粉为球形或者近球形。

优选地，所述含氧气氛中的氧气与参与反应的Ag粉的摩尔比为1:4～1.2:4。

优选地，在步骤二之后，再将Ag基电触头在300℃～350℃烘箱中热处理4h以上，以去除内应力。

总体而言，本发明由于在激光选区熔化过程中预制过渡层、减小激光的辐照度，同时在激光选区熔化的反应过程中通入了氧气，能够取得下列有益效果：

1、通过减小激光选区熔化法所使用的激光的辐照度，降低了反应表面的能量密度，从而降低了激光选区熔化法的反应温度；

2、在制备过程中通入氧气，减少了Ag粉由于蒸发而发生的材料损耗；

3、预制了20μm～50μm的过渡层，进一步降低了Ag基电触头的制备温度，提高了Ag基电触头制备的成功率；

3、由于反应温度的降低，整体使Ag粉的损耗减少了20～30％，降低了材料的损耗，同时也避免了由于材料蒸发而造成的零件结构不均匀；