一種AgMe電觸頭及其一體化組件的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電觸頭及其一體化組件的制造方法，具體地說，涉及的是一種AgMe電觸頭及其一體化組件的3D打印成型方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電觸頭及其一體化組件是電機(jī)、電器、儀器儀表、電子等工業(yè)用基礎(chǔ)元件，同時它也是核心元件，電觸頭及其一體化組件的特點是:體積小，形狀復(fù)雜，且要求品種多、規(guī)格全、性能高，其質(zhì)量直接影響低壓電器的性能。制造高質(zhì)量的電觸頭及其一體化組件可大大節(jié)約能源和原材料。所以電觸頭及其一體化組件的品種、質(zhì)量、工藝技術(shù)水平已成為電機(jī)、電器等工業(yè)產(chǎn)品性能水平的標(biāo)志之一。但制備高質(zhì)量的、品種繁多、形狀復(fù)雜多樣的電觸頭及其一體化組件需要多套復(fù)雜的工藝及設(shè)備，占地面積大，導(dǎo)致高昂的生產(chǎn)成本。同時一體化組件由于電觸頭與觸橋結(jié)合界面的一系列問題而影響一體化組件的電學(xué)性能和力學(xué)性能，進(jìn)而影響低壓電器的可靠性。為降低成本，提高一體化組件結(jié)合界面質(zhì)量，不斷有新的電觸頭及其一體化組件制備工藝被開發(fā)。
[0003]國內(nèi)外關(guān)于電觸頭及其一體化組件制備工藝方面的研宄具體如下:
[0004]2)中國發(fā)明專利:冷壓焊復(fù)合鉚釘觸點制造裝置及制造方法，申請?zhí)?200910053737.9，公開號:CN101587788A。
[0005]2)中國發(fā)明專利:三層復(fù)合冷壓焊鉚釘觸頭的制造方法，申請?zhí)?200710036330.6，公開號:CN101030491A。
[0006]3)中國發(fā)明專利:具有感應(yīng)焊接和激光焊接的點火尖端的點火裝置及其制造方法，申請?zhí)?200880114019.1，公開號:CN101842948A。
[0007]以上各種電觸頭及其一體化組件的制備技術(shù)都一定程度上節(jié)約了貴金屬原材料，簡化了電觸頭的制備工藝流程，降低了原料成本和生產(chǎn)成本，同時也提高了一體化組件中電觸頭和觸橋的結(jié)合界面質(zhì)量，但其尚不能達(dá)到直接從原材料到成品的生產(chǎn)，仍需多步工藝才能完成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種全新的AgMe電觸頭及其一體化組件的制備方法——3D打印成型方法，利用3D打印中的選擇性激光燒結(jié)技術(shù)實現(xiàn)AgMe電觸頭及其一體化組件從原材料到成品的快速直接成型，降低生產(chǎn)成本，并進(jìn)一步提高一體化組件中觸橋和電觸頭的結(jié)合界面質(zhì)量，提高其電學(xué)性能和力學(xué)性能；實現(xiàn)AgMe電觸頭及其一體化組件的零庫存、零時間交付，進(jìn)而降低庫存成本。
[0009]為實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明所述AgMe電觸頭及其一體化組件的3D打印成型方法，包括如下步驟:
[0010]第一步，根據(jù)AgMe電觸頭的成分及配比要求進(jìn)行制粉、配料、混粉制成銀與增強(qiáng)相金屬的復(fù)合粉。
[0011]第二步，將銀與增強(qiáng)相金屬的復(fù)合粉以高分子聚合物為粘結(jié)劑制成覆膜銀-金屬復(fù)合粉。將銀與增強(qiáng)相金屬的覆膜復(fù)合粉裝入到3D打印機(jī)粉末缸中。
[0012]第三步，建立AgMe電觸頭的三維模型，利用選擇性激光燒結(jié)技術(shù)將AgMe電觸頭打印到相應(yīng)的觸橋上，得到成型坯件。
[0013]作為一種優(yōu)選方式，所述第一步中:銀粉是納米粉和微米粉的混合，銀與增強(qiáng)相金屬的質(zhì)量比為90:10?20:80，優(yōu)選70:30?40:60。本步驟中，銀粉采用納米粉和微米粉的混合，因為納米銀粉的熔點低，微米銀粉熔點高，采用兩者的混合粉，先熔化的納米銀粉填充到未熔化的微米銀粉中，可解決3D打印AgMe電觸頭及其一體化組件空隙率高、界面結(jié)合質(zhì)量差的問題。
[0014]作為一種優(yōu)選方式，所述第二步中:銀與增強(qiáng)相金屬的覆膜復(fù)合粉的粒徑為I?50 μ mo優(yōu)選地，將粘結(jié)劑用稀釋劑進(jìn)行稀釋，攪拌均勻后，將AgMe復(fù)合粉放入其中，不停地攪拌，讓聚合物將AgMe復(fù)合粉充分包裹，再干燥使粘結(jié)劑固化，得到覆膜AgMe復(fù)合粉，其具體結(jié)構(gòu)是AgMe復(fù)合顆粒表面包覆一層聚合物粘結(jié)劑后又聚結(jié)在一起。
[0015]作為一種優(yōu)選方式，所述第三步中:選擇性激光燒結(jié)成型是一種熱處理過程，在此過程中發(fā)生一系列的物理和化學(xué)變化，主要有熱量的產(chǎn)生和傳導(dǎo)、微觀組織的演變、流體的影響以及機(jī)械組織的變化，粉末由顆粒狀的聚集體變成粉末聚結(jié)體，從而形成所需的AgMe電觸頭及其一體化組件。在這一系列的問題中熱問題的影響是最主要的。在金屬粉末激光燒結(jié)中，熱量完全是由激光的能量和粉末預(yù)熱產(chǎn)生，而各種工藝參數(shù)共同決定著激光的能量密度，最重要的工藝參數(shù)包括激光功率、掃描速度、掃描間距以及分層厚度等。本發(fā)明先通過金屬粉末燒結(jié)的溫度場的數(shù)值模擬分析影響成型件質(zhì)量的以上各工藝參數(shù)及其匹配關(guān)系，并進(jìn)一步通過實驗最終確定激光功率12?14W，掃描速度1700?1900mm/s，掃描間距 0.07 ?0.13mm，分層厚度 0.08 ?0.12mm。
[0016]進(jìn)一步的，本發(fā)明在第三步之后，進(jìn)行第四步:對成型坯件進(jìn)行后處理以獲得密實且結(jié)合界面質(zhì)量良好的AgMe電觸頭及其一體化組件。
[0017]作為一種優(yōu)選方式，所述第四步中:將成型坯件上多余的粉末去掉，進(jìn)一步清理打磨后，對成型坯件作進(jìn)一步處理，此時成型坯件經(jīng)歷三個階段:降解聚合物、二次燒結(jié)和滲金屬，該三個階段可在同一個加熱爐中進(jìn)行，保護(hù)氣氛為30 %的氫氣，70 %的氮氣，這里的百分含量是指體積百分含量。
[0018]本發(fā)明采用3D打印技術(shù)制造AgMe電觸頭及其一體化組件:一方面，采用粉體表面包覆有機(jī)聚合物來解決Ag材料因?qū)崧矢吆图す夥瓷渎矢叨斐傻拇蛴‰y題；另一方面采用Ag納米粉與微米粉混合的方法解決3D打印AgMe電觸頭及其一體化組件空隙率高、界面結(jié)合質(zhì)量差的問題。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:利用3D打印技術(shù)的獨特優(yōu)點，可以制造結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的AgMe電觸頭及其一體化組件而不增加成本；可以制造多種AgMe電觸頭及其組件而不增加生產(chǎn)線；由于3D打印是增材制造，不會造成原料的浪費；由于無需生產(chǎn)線且3D打印機(jī)體積小，占地面積小，可降低生產(chǎn)成本；可實現(xiàn)零庫存、零時間交付。同時可以制造完整的一體化組件而提高一體化元件的導(dǎo)電性能。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明較優(yōu)實施例采用的裝置及其原理示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明，以下實施例給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實施例。
[0022]如圖1所示，為本發(fā)明一實施例中采用的裝置及其原理示意，圖中:1.激光器，2.激光束掃描器，3.激光束，4.ZnSe窗口，5.AgMe電觸頭及其一體化組件，6.成型缸，7.工作活塞，8.粉末缸，9.送粉活塞，10.鋪粉輥。其工作原理:整個裝置主要由成型缸6和粉末缸8組成，工作開始時送粉活塞9上升，由鋪粉輥10將覆膜銀-金屬復(fù)合粉在工作活塞7上的觸橋上均勻鋪上一層，計算機(jī)根據(jù)原型的切片模型控制激光束3的二維掃描軌跡，有選擇地?zé)Y(jié)固體粉末材料以形成AgMe電觸頭及其一體化組件5AgMe電觸頭的一個層面。粉末完成一層后，工作活塞7下降一個層厚，鋪粉輥10鋪上新粉，控制激光束3再