[发明专利]一种利用铜钨混合粉3D打印制备铜钨复合触头的方法

说明书

本发明公开了一种利用铜钨混合粉3D打印制备铜钨复合触头的方法，主要包括以下步骤：铜粉末和钨粉末制备、铜钨混合粉末制备、3D打印、样品最终处理，本发明制备的方法中，铜钨复合触头具体做法是在冲压铜件上衔接打印铜钨零件，这样可以节约制造成本，并且打印的零件与复合界面细密无孔洞，打印的铜钨端零件致密、成分均匀、性能优良，同时这种方法支持个性化定制和小批量生产，刚好拟合产品成本不断降低、性能和外观持续提升的市场发展趋势。

技术领域

本发明涉及由金属粉末制造制品技术领域，尤其涉及一种利用铜钨混合粉3D打印制备铜钨复合触头的方法。

背景技术

CuW材料应用非常广泛，它常使用在电力开关的电接触触头行业，航空航天的火箭喷口及半导体集成电路芯片的散热材料，尤其是作为芯片的散热材料，它具有高导热及低膨胀的特性被广泛采用。

随着越来越多的新生产技术涌入市场，当前传统的加工方式已经无法跟上社会发展衍生出的复杂化、小型化需求，这就需要我们引入像电弧熔炼、3D打印这些先进的生产技术，尽早开发，服务市场。

3D打印技术最初被称为快速成型技术或快速原型制造技术，它基于现代CAD/CAM技术、机械工程、分层制造技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术和新材料技术，开发出先进的制造技术，它基于计算机三维数字模型，通过软件分解为多层平面切片，然后由CNC成型系统使用激光束、热熔喷嘴等逐层层叠和粘合可粘合材料，最后叠加并制作产品，传统的焊接方式需要焊料并且钎焊率总是保持在80-95%之间，而如果使用3D直接在铜件表面成型，那么零件的复合度就是100%，并且不需要焊料；传统的加工方式成分配比无法精确控制，但是通过3D打印的方式加工的产品不存在偏析。

目前的铜钨复合触头都是想通过3D打印实现铜钨成分的可控性，以及拓展复杂铜钨零件的加工市场，但是在成分控制上只做到范围可控，并没有做到成分精准控制，另外，也都未考虑过利用3D打印技术优化代传统加工方式中的与铜基焊接，导致目前的铜钨复合触头的制造成本较高，且制备出的铜钨复合触头综合性能较低，钎焊率较低，复合截面存在缺陷等问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种利用铜钨混合粉3D打印制备铜钨复合触头的方法。

本发明的技术要点为：

一种利用铜钨混合粉3D打印制备铜钨复合触头的方法，包括以下步骤：

（1）铜粉末和钨粉末制备

将铜粗料放入粉碎机内进行初步的切断粉碎，制得铜粉粗颗粒，将制得的铜粉粗颗粒放入陶瓷感应坩埚内，设置电源频率为0.5-0.7MHz，此间，铜粉粗颗粒在蒸发的过程中，惰性气体在温度梯度的作用下携带铜粉末在粉末收集器中对流，粉末弥散在粉末收集器的内壁上，制得球形的铜粉，将钨粗料放入粉碎机内进行初步的切断粉碎，制得钨粉粗颗粒，将制得的钨粉粗颗粒放入陶瓷感应坩埚内，设置电源频率为0.8-1MHz，此间，钨粉粗颗粒在蒸发的过程中，惰性气体在温度梯度的作用下携带钨粉末在粉末收集器中对流，粉末弥散在粉末收集器的内壁上，制得球形的钨粉，温度梯度是指惰性气体携带粉末在热空气的作用下节节上浮；

（2）铜钨混合粉末制备

按照质量百分比称取1-99wt%的铜粉和99-1wt%的钨粉，将称量好的铜粉和钨粉装入气氛保护球磨机中，设置球料比为1:3，抽真空至10^-1pa，再充入氢气至0.3Mpa，开始球磨，球磨时间设置为2-8h，得到球形的铜钨粉末；

（3）3D打印

将准备打印的纯铜根据成品尺寸冲压成型，制得纯铜冲压件，并用黏胶配合定位后整齐的码在基板上，作为铜基体备用，采用选区激光熔化金属打印方式，使激光束垂直于铜基体，并对铜基体表面进行扫描，设置扫描功率为100-400W，设置激光移动线速度为600-2200mm/s，单层打印厚度为0.02-0.1mm，得到铜钨复合触头样品；