[发明专利]含钨铜合金层的层状铜电极及其增材制造装置和方法

说明书

本发明公开了一种含钨铜合金层的层状铜电极，包括层状铜电极本体，其特征在于，所述层状铜电极本体包括多层采用纯铜或铜合金材料制造而成的铜层，在相邻的两层铜层之间设有采用钨铜合金材料制造而成的钨铜合金层，所述钨铜合金材料中含钨量为10％‑95％，所述钨铜合金层的体积占层状铜电极本体的1％‑60％，所述钨铜合金层的厚度为50微米‑1500微米。本发明的有益效果在于：1.层状铜电极中的钨铜合金层可以提高电极的耐热和耐磨性能；2.层状铜电极中的纯铜或铜合金层可以保证电极有良好的导电和导热性；3.本方法可以打印具有复杂内部冷却流道的铜电极，加速电极散热；4.设置在第一、二微细喷头上的微型超声波发生装置可以使得铺放材料更加致密。

技术领域

本发明涉及铜电极生产制造技术领域，特别涉及到一种含钨铜合金层的层状铜电极及其增材制造装置和方法。

背景技术

熔融沉积(Fused Deposition Modeling，FDM)打印技术是将丝状的热熔性材料加热融化，同时利用三维喷头在计算机的控制下，根据截面轮廓信息，将材料选择性地涂敷在工作台上，快速冷却后形成一层截面。一层成型完成后，机器工作台下降一个高度(即分层厚度)再成型下一层，直至形成整个实体造型。

金属注射成型(Metal Injection Molding，MIM)是一种适于生产小型、三维复杂形状以及具有特殊性能要求制品的近净成形工艺。基本工艺过程是：将金属粉末与粘结剂，制成具有流变特性的混合材料，通过注射机注入模具型腔成型出层状铜电极材料毛坯，毛坯件经过脱除粘结剂和高温烧结后，即可得到各种金属零部件。

中国专利CN201610049655.7公布了一种使用高能束流制造铜钨功能梯度材料电触头的方法，能够成形钨含量随成形高度呈梯度变化的材料，但是使用高能束流如激光束、离子束、电子束为热源，需要在惰性气体氛围中进行，能量耗费较多，设备成本较高。

中国专利申请CN201910049059提出了一种梯度功能钨铜材料电触头的制造方法，制造出触头与触杆使用不同材料分布的电触头以改善电触头耐点烧蚀性能和导电导热性能。但在此发明的制造过程中需要制造陶瓷模具以及进行铜合金的浇铸，制造方法相对复杂。

金属MIM 3D FDM打印是将金属材料与粘结剂预先制成颗粒状或者丝材，通过3D打印机直接打印成型为毛胚，再经过脱脂和烧结得到金属产品，然而，此种传统的MIM 3D FDM打印技术存在无法打印由多种金属构成的复杂几何部件，且原料挤出过程中会存在致密度不足的问题。

另一方面，由于铜的导电性能较好，所以经常被用作电极材料，现有技术的铜电极绝大部分通过单一的铜合金或纯铜材料制造而成，此种单一材料的铜电极，虽然确保了导电性能，但电极的耐高温以及耐磨性能较差，电极的使用寿命较短，影响了铜电极的工业应用。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明目的提供了一种设计合理、结构简单、操作方便、不但能够确保铜电极的导电性能，并且还有效的提高了铜电极的耐高温以及耐磨性能，有效的延长了铜电极的使用寿命的含钨铜合金层的层状铜电极及其增材制造装置和方法。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案来实现的：

一种含钨铜合金层的层状铜电极，包括层状铜电极本体，其特征在于，所述层状铜电极本体包括多层采用纯铜或铜合金材料制造而成的铜层，在相邻的两层铜层之间设有采用钨铜合金材料制造而成的钨铜合金层。

在本发明的一个优选实施例中，所述钨铜合金材料中含钨量为10％-95％，所述钨铜合金层的体积占层状铜电极本体的1％-60％，所述钨铜合金层的厚度为50微米-1500微米。

在本发明的一个优选实施例中，所述层状铜电极本体包括相互平行分布的三层铜层和两层钨铜合金层，所述钨铜合金层设置在相邻的两层铜层之间，两层钨铜合金层的体积占层状铜电极本体的50％；