一种超声辅助打印金属表面膜的装置及方法制造方法及图纸

一种超声辅助打印金属表面膜的装置及方法，它涉及一种打印金属表面膜的装置及方法。本发明专利技术为了解决现有技术存在铺放量难以控制，只适合于制备薄厚不均的金属层，不适合于制备均匀的金属膜的问题；所制备的金属涂层的表面平整度不高，存在气孔缺陷；以及存在较大残余应力，易降低其可靠性，甚至产生涂层剥离的问题。本发明专利技术将颗粒或块状的金属作为原材料放置于储料筒内，加热熔化后，施加一定的气压，气体挤压力使液态金属向喷头处流动，流出喷头后，在超声的作用下实现破除液态金属表面的氧化膜和待打印材料表面实现连接，然后在未加热的碾压头作用下，金属膜开始凝固，半固态下的金属膜在超声碾压下表面被碾压平整。本发明专利技术用于打印金属表面膜。

Device and method for ultrasonic assisted printing of metal surface film

【技术实现步骤摘要】
一种超声辅助打印金属表面膜的装置及方法
本专利技术涉及一种打印金属表面膜的装置及方法，具体涉及一种超声辅助打印金属表面膜的装置及方法，属于金属加工

技术介绍
在陶瓷、金属或复合材料表面进行金属化，可以极大改善材料的焊接性能，目前已在电子封装等领域得到了广泛应用。表面金属化的方法主要分为两种，化学方法(包括电化学方法)和物理方法。化学方法包括：化学气相沉积法(CVD)、液相生成法、氧化法、扩散法、电镀法等。物理方法包括：真空热蒸发法、直流溅射、磁控溅射法、射频溅射、脉冲激光沉积、分子束外延生长法等。以上方法的普遍存在生产周期长、生产成本高、金属膜的结合力低等问题。尤其是材料表面镀镍的金属化方法，是目前应用比较广泛的，然而该方法由于其环境污染问题，目前已在很多应用中被限制。因此，目前需要一种能够在低温下制备金属膜的装置与方法。中国专利技术专利CN201810621923.7公开了一种陶瓷表面超声压印金属化的装置和方法，该专利所用的金属材料是以金属粉或丝形式直接送或将金属粉末预铺到母材表面，加热并保温，再将超声波输入熔融金属中，在声本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声辅助打印金属表面膜的装置，它包括三维移动模块，其特征在于：它还包括工控柜(1)、超声辅助打印模块、超声碾压模块和储料及输送系统，/n工控柜(1)控制超声辅助打印模块、超声碾压模块、储料及输送系统和三维移动系统的打印动作，/n超声辅助打印模块和超声碾压模块由左至右依次安装在三维移动模块的Z轴支架(52)上，储料及输送系统的储料罐(41)安装在超声辅助打印模块左侧的Z轴支架(52)上，且储料罐(41)内放置有颗粒或块状的金属作为原材料，储料及输送系统通过套装在储料罐(41)外侧的第二加热模块(43)对原材料加热熔化，储料及输送系统的氩气瓶(49)与储料罐(41)连接并向储料罐(41)内...

【技术特征摘要】
1.一种超声辅助打印金属表面膜的装置，它包括三维移动模块，其特征在于：它还包括工控柜(1)、超声辅助打印模块、超声碾压模块和储料及输送系统，
工控柜(1)控制超声辅助打印模块、超声碾压模块、储料及输送系统和三维移动系统的打印动作，
超声辅助打印模块和超声碾压模块由左至右依次安装在三维移动模块的Z轴支架(52)上，储料及输送系统的储料罐(41)安装在超声辅助打印模块左侧的Z轴支架(52)上，且储料罐(41)内放置有颗粒或块状的金属作为原材料，储料及输送系统通过套装在储料罐(41)外侧的第二加热模块(43)对原材料加热熔化，储料及输送系统的氩气瓶(49)与储料罐(41)连接并向储料罐(41)内施加气压，储料及输送系统的输料管(46)与超声辅助打印模块的打印喷嘴(26)相连，液态金属流出打印喷嘴(26)后，在超声辅助打印模块的第一超声工具头(23)的超声的作用下破除液态金属表面的氧化膜和待打印材料表面实现连接，位于超声辅助打印模块右侧的超声碾压模块的碾压头(34)将半固态下的金属膜碾压平整。


2.根据权利要求1所述的一种超声辅助打印金属表面膜的装置，其特征在于：超声辅助打印模块包括第一超声换能器(21)、第一变幅杆(22)、第一超声工具头(23)、第一加热模块(24)、第一温度传感器(25)、打印喷嘴(26)、基板(61)、第三加热模块(62)和第三温度传感器(63)，
三维移动模块的Z轴支架(52)和XY轴支架(55)上下设置，第一超声换能器(21)安装在Z轴支架(52)上，第一变幅杆(22)安装在第一超声换能器(21)的下端，第一超声工具头(23)安装在第一变幅杆(22)的下端，第一超声工具头(23)的下端设有打印喷嘴(26)，第一温度传感器(25)安装在第一超声工具头(23)的下部，第一加热模块(24)套装在第一超声工具头(23)上，储料及输送系统的输料管(46)与打印喷嘴(26)连接，其中，喷嘴(26)处的液态金属流出管的直径范围为20μm-1000μm，喷嘴(26)内流出管与平面(262)以圆倒角(261)过渡，圆倒角(261)的半径为50-600μm，打印间距为100-300μm；基板(61)安装在XY轴支架(55)上，第三加热模块(62)和第三温度传感器(63)安装在基板(61)上；超声碾压模块安装在第一超声换能器(21)的右侧，超声碾压模块的下端碾压半固态下的金属膜。


3.根据权利要求2所述的一种超声辅助打印金属表面膜的装置，其特征在于：喷嘴(26)的下端外沿四周为圆倒角(263)，所述的倒角(263)的半径为200-1000μm。


4.根据权利要求2或3所述的一种超声辅助打印金属表面膜的装置，其特征在于：超声工具头(24)的材质为钼合金或纯铌或钛合金或钨合金。


5.根据权利要求4所述的一种超声辅助打印金属表面膜的装置，其特征在于：超声工具头(24)内设置有液态金属通道。


6.根据权利要求2或5所述的一种超声辅助打印金属表面膜的装置，其特征在于：超声碾压模块包括第二超声换能器(31)、第二变幅杆(32)、第二超声工具头(33)和碾压头(34)，
第二超声换能器(31)安装在Z轴支架(52)上并位于第一超声换能器(21)的右侧，第二变幅杆(32)和第二超声工具头(33)由上至下依次安装在第二超声换能器(31)的下端，碾压头(34)安装在第二超声工具头(33...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫久春，许国敬，冷雪松，于汉臣，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23