一种铜基材及铜基材表面覆银层的制作方法技术

本发明专利技术涉及增材制造技术领域，公开了一种铜基材及铜基材表面覆银层的制作方法。该方法包括：利用蓝光激光扫描加工铜基材表面，在铜基材表面形成熔池；将银膜本体沿熔池的形成路径，压覆于熔池，在铜基材表面形成覆银层。采用上述方案既可以保证在铜基材表面与熔覆银之间的界面能够产生冶金结合，又能够保证一定厚度的纯银表面的存在，且厚度大于电镀银，进而保证成品具有优于电镀银的导电性能。保证成品具有优于电镀银的导电性能。保证成品具有优于电镀银的导电性能。

【技术实现步骤摘要】
一种铜基材及铜基材表面覆银层的制作方法


[0001]本专利技术涉及增材制造
，具体涉及一种铜基材及铜基材表面覆银层的制作方法。

技术介绍

[0002]现有技术中，许多铜基的导电部件，为提高其导电能力，减小接触电阻，常通过电镀工艺在其接头接触面上制作镀银层。但是现有的电镀银工艺，存在镀层薄(5微米
‑
60微米)、结合强度低的问题。在使用过程中，由于过流大，温升高，以及受空气中硫化影响，镀银层常出现老化、起皮、脱落等问题，大大降低了其使用寿命，严重的会引起停机，造成电量损失。同时，电镀电解液中常需使用氰化物类的剧毒物质，公布的《产业结构调整指导目录》已将“含氰电镀”列为“淘汰类”。

技术实现思路

[0003]为了解决现有技术中，在铜基导电部件的接头接触面上通过电镀银工艺制作镀银层，存在镀层薄(5微米
‑
60微米)、结合强度低的问题，进而提供了一种铜基材及铜基材表面覆银层的制作方法，使铜基材上能够形成冶金结合的覆银层，提高铜基材的导电性能。
[0004]第一方面，本专利技术提供的一种铜基材表面覆银层的制作方法，其特征在于，包括：利用蓝光激光扫描加工铜基材表面，在铜基材表面形成熔池；将银膜本体沿熔池的形成路径，压覆于熔池，在铜基材表面形成覆银层。
[0005]采用上述技术方案，由于采用了波长为450nm的蓝光激光器，在这一波长范围，铜对激光的吸收率大大提高，但银对蓝光激光的吸收率仍然低于10％。基于此，本方案利用蓝光激光作用于铜基板上，在铜基板上产生稳定熔池，而银膜本体具有一定厚度，将银膜本体逐点压覆于铜的熔池上，由于银的熔点(961℃)低于铜的熔点(1083℃)，银膜本体通过铜熔池传导达到熔点，又由于银膜本体具有一定的厚度，铜、银界面结合后，还能够保证一定厚度的纯银表面的存在，且厚度大于电镀银，进而保证成品具有优于电镀银的导电性能。
[0006]进一步地，所述蓝光激光扫描的工艺参数如下：蓝光激光功率范围 1000
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2000W，激光扫描速度10
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100mm/s，光斑直径为1～3毫米。应理解，蓝光激光功率可以为1000W～1200W、1300W～1500W、1500～1700W或 1700W～2000W。激光扫描速度可以为10
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30mm/s、30
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50mm/s、50
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70mm/s、 70
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85mm/s或85
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100mm/s。
[0007]和/或，激光头的激光照射方向与铜基材平面法线之间的夹角为锐角。
[0008]采用上述技术方案，在上述激光功率范围内，结合上述扫描速度，皆可保证银膜本体与铜基材接触一面可以完全熔覆在铜基材表面的铜熔池中，且蓝光激光形成铜熔池的同时，银膜本体与铜基材的接触面熔融覆盖在铜熔池上，形成稳定的冶金结合。此外，由于蓝光激光器的激光头的激光照射方向与铜基材表面成锐角，使得未被铜基材吸收的蓝光激光能反射至靠近铜基材的银膜本体表面，在银膜本体与铜基材之间形成多次反射，利用反射的蓝光激光可以对银膜本体产生预热效果，同时延长铜熔池的稳定时间，银膜本体在与铜
熔池压覆过程中，更利于银膜本体与铜基材的结合，形成稳定的冶金结合。经测试，对于银膜本体厚度大于 200微米时，通过设置激光头的激光照射方向与铜基材平面法线之间的夹角为45度到60度时，还可以大大提高银膜本体与铜基材的冶金结合效果，提高覆银层的厚度、纯度及产品的导电率。
[0009]进一步地，所述蓝光激光扫描路径包括：沿铜基材宽度方向直线往返扫描，扫描道间搭接率30％
‑
60％。蓝光激光对铜基材进行多次扫描之后，形成完整的覆银层，保证银膜本体与铜熔池可以更好地冶金结合，且熔覆道之间不会形成凹陷或者凸出，具有较好的熔覆效果及表面粗糙度。
[0010]进一步地，所述银膜本体的厚度为100微米至500微米，宽幅大于铜基板宽度，两侧各超出铜基板2
‑
5mm，长度根据需要量调整。应理解，银膜本体的厚度可以为100微米～130微米，130～150微米，150～300微米或 300～500微米等。当银膜本体厚度选择上述范围内时，可以保证银膜本体熔覆于铜基材表面后，铜基材表面仍具有一定厚度的纯银，进而保证铜基材的覆银层具有优异的导电性能。银膜本体的长度可以根据待熔覆银层的铜基材的长度决定。一般来说，银膜本体的长度应至少为银膜本体宽度的三倍。
[0011]进一步地，在所述铜基材表面形成熔池前，还包括：对所述铜基材表面进行清洁处理；和/或，在所述铜基材表面形成熔池前，还包括：对所述铜基材进行预热处理，使铜基材温度始终保持在400℃以上。
[0012]采用上述技术方案，对铜基材表面进行清洁，更有利于铜基材表的熔池与银膜本体之间压覆结合，形成的结合层更加稳定。而对铜基材进行预热，使铜基材温度始终保持在400℃及以上，更有利于在铜基材表面形成熔池，进而便于铜基材与银膜本体在压覆过程中形成更优异的冶金结合。
[0013]进一步地，将银膜本体沿熔池的形成路径，压覆于熔池，在铜基材表面形成覆银层包括：所述银膜本体通过设置于铜基材上方的输料辊进行卷材固定；与激光扫描同步，滚压球沿熔池的形成路径移动，滚压头滚压所述银膜本体远离所述铜基材一侧的表面，使所述银膜本体与所述铜基材冶金结合。由于银的熔点为961℃，铜的熔点为1083℃，因此，铜基材表面形成的熔池温度高于银的熔点，当银膜本体与熔池接触，银膜本体的接触面被熔融，熔融的银膜本体表面与铜基材的熔池之间在一定的滚压力下，形成稳定的冶金结合，大大提高了两者之间的结合强度。同时在铜基材表面形成具有一定厚度的覆银层，该覆银层具有优异的导电性能。
[0014]进一步地，所述滚压时的压力为20N～100N；和/或，滚压球沿熔池的形成路径移动时，滚压球中心在光斑后端，距光斑中心的距离大于1/3个光斑直径，小于或等于1个光斑直径，银膜本体、滚压球与激光头同步移动。应理解，滚压时的压力可以选择20N～100N之间的任意数值，例如可以为20N～40N、40N～60N、60～80N或80～100N，在该压力作用下，均可以保证银膜本体与铜基材之间形成稳定的冶金结合层。经测试，当滚压时的压力为20N～40N时，同时银膜本体厚度为100～200微米时，在节省银材物料的前提下，得到的覆银层的厚度可以达到80～180微米，远超现有技术中铜基材表面电镀银层的厚度，此时得到的银膜本体与铜基材之间形成的冶金结合层的结合力最佳，且覆银层具有优异的导电性能。此外，通过限定滚压球与熔池的位置关系，在该特定距离下，可以使银膜本体与铜熔池具有最佳的结合时间，提高了两者之间的结合强度，保证了结合后的覆银层表面粗糙度较小，较为平整。
同时相比于现有技术，该覆银层的厚度大大增加，覆银层与铜基材结合面上铜含量大大降低，使铜基材的导电性能大大提高。
[0015]进一步地，将银膜本体沿熔池的形成路径，压覆于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜基材表面覆银层的制作方法，其特征在于，包括：利用蓝光激光扫描加工铜基材表面，在铜基材表面形成熔池；将银膜本体沿熔池的形成路径，压覆于熔池，在铜基材表面形成覆银层。2.根据权利要求1所述铜基材表面覆银层的制作方法，其特征在于，所述蓝光激光扫描的工艺参数如下：蓝光激光功率范围1000
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2000W，激光扫描速度10
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100mm/s，光斑直径为1
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3毫米；和/或，激光头的激光照射方向与铜基材平面法线之间的夹角为锐角。3.根据权利要求2所述铜基材表面覆银层的制作方法，所述激光头的激光照射方向与铜基材平面法线之间的夹角为30
‑
60度之间。4.根据权利要求2所述铜基材表面覆银层的制作方法，其特征在于，所述蓝光激光扫描路径包括：沿铜基材宽度方向直线往返扫描，扫描道间搭接率30％
‑
60％。5.根据权利要求2所述铜基材表面覆银层的制作方法，其特征在于，所述银膜本体的厚度为100微米至500微米，宽幅大于铜基板宽度，两侧各超出铜基板2
‑
5mm，长度根据需要量调整。6.根据权利要求1～5任一所述铜基材表面覆银层的制作方法，其特征在于，在所述铜基材表面形成熔池前，还包括：对所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴志玮，刘朋，丁海洋，齐欢，孙思雨，
申请(专利权)人：上海彩石激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：