[发明专利]一种批量式3D打印CuCr复合触头的制备方法

说明书

本发明提供了一种批量式3D打印CuCr复合触头的制备方法，包括以下步骤：1）将雾化Cu粉、Cr粉混合球磨，得到CuCr混合粉；2）将黄铜板材切割成留有加工余量的单片并固定在基板上；3）采用SLM 3D打印技术将CuCr混合粉在黄铜板材上打印成复合触头零件；4）线切割走刀取下打印好的复合触头零件，机器加工去除打印余量，得到CuCr复合触头；5）将CuCr复合触头用真空气氛炉热处理并保温3‑6h。本发明制备得到的CuCr复合触头具有复合界面细密无孔洞、组织晶超细化、加工周期短、可批量生产、成品率高、热处理工艺简单、触头形状可定制等优点。

技术领域

本发明属于金属粉末制造制品技术领域，具体是涉及一种批量式3D打印CuCr复合触头的制备方法。

背景技术

铜基触头具有很好的应用市场，但是随着5G时代的来临，低成本、多样化的产品需求已经成为当代共识；而目前降低成本的方式有两种，一种是复合材料的开发：将触头作支撑的部分使用廉价材料代替；一种是开发新技术：开发出工序更少性能更优的工艺。

现有技术中专利CN111636061A公布了一种批量式激光熔覆生产CuCr复合触头的方法，该专利是将所需材料粉末熔覆在铜基表面，成品是机加坯料，达到了一定的成本节约效果，但是没有3D打印加工方式的材料利用率高，另外熔覆的生产方式不能支持复杂产品订制；

专利CN109261961A公布了一种基于3D打印技术制备铜基电接触材料的制备方法，具体做法是先3D打印Cr骨架，然后熔渗铜形成铜铬产品，效果是提高材料的分断电流能力和耐电压击穿能力，没有铜基复合3D打印的降成本效果和混粉直接打印的Cr颗粒弥散特性。

以上两个专利在设计上都对目前现有的铜合金生产方式进行了工艺优化或者成本优化，但是成本降低或者工艺优化效果有限。如专利CN111636061A进行铜板复合熔覆，缩短了加工周期，降低了材料成本，但是机加成本未降低；专利CN109261961A打印Cr骨架后熔渗成产品，降低了加工成本，没有节约材料成本。

根据以往触头使用正常情况下残余量报废统计：触头的利用率基本在厚度方向上的1/3-1/2，也就是在使用一半左右的时候触头就会因为粘结或者簧片失效报废。这样触头的无效成本太大，如果将剩余未使用部分使用铜片代替，不仅能很大程度节约制造成本，剩余的铜甚至还可以回炉再利用。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供了一种批量式3D打印CuCr复合触头的制备方法，主要包括以下步骤：

1）混粉

按照50-90wt/%雾化Cu粉、10-50wt/%Cr粉的质量百分比称取原料，将球磨机用纯度99.9%的氩气反复洗气，将称量好的雾化Cu粉和Cr粉在氩气氛围下装入球磨机中，球料比为1:3-5，然后抽球磨机中真空至0.05-0.1Pa，再充入氢气使球磨机中真空至0.5-0.7MPa，开始球磨，球磨时间2-8h，得到CuCr混合粉；

2）板材加工

准备基板和黄铜板材，将黄铜板材根据基板尺寸切割成留有1/10-1/8加工余量的单片备用，用黏胶将切割后的黄铜板材固定在基板上；

3）3D打印

将步骤2）中固定有黄铜板材的基板用螺栓固定在打印区域，将步骤1）中CuCr混合粉装填至3D打印机中，向3D打印机中持续充入纯度99.9%的氩气作为保护气体进行正压保护，采用SLM 3D打印技术将CuCr混合粉在黄铜板材上打印成复合触头零件；

4）余量加工

用脱胶剂从基板上将黄铜板材拆下，线切割走刀取下打印好的复合触头零件，机器加工去除打印余量，得到CuCr复合触头；

5）热处理

将步骤4）中CuCr复合触头用真空气氛炉600-800℃热处理3-6小时。