制造沿纵向方向具有不同电阻率的复合部件的方法技术

本发明专利技术涉及一种制造复合部件(21)的方法，该复合部件(21)沿部件的纵向方向具有不同的电阻率。制备至少具有第一组成的第一浆体(10a)和至少具有第二组成的第二浆体(10b)。将浆体转移到加工设备(31)例如挤出机的供应室(35)中。通过迫使浆体从供应室通过模具(32)成型出生坯(20)，然后烧结或氧化生坯形成复合部件。浆体可包含金属粉末、陶瓷粉末和粘合剂。不同的电阻率可能是由于以下参数中的一个或多个的变化引起的：金属粉末和陶瓷粉末之间的体积比、陶瓷颗粒的尺寸和陶瓷材料的类型。陶瓷颗粒的尺寸和陶瓷材料的类型。陶瓷颗粒的尺寸和陶瓷材料的类型。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造沿纵向方向具有不同电阻率的复合部件的方法


[0001]本专利技术涉及一种制造复合部件的方法，特别是涉及一种涉及粉末基材料的烧结或氧化并制造沿部件的纵向方向具有不同电阻率的复合部件的方法。

技术介绍

[0002]在许多
中，利用金属部件的电特性来传导电力是众所周知的。它可能例如是为了将电力从电源传输到由电力驱动的另一个单元，例如在电缆中。由于金属的电阻率，也可能是为了使用电力加热导电部件，然后使用加热的金属加热另一种介质，例如沿金属流动的流体。然而，由于电力遵循通过金属部件的最短传导路径，这可能导致其某些区域变得太热而其他区域处于显著较低的温度。这既可能对部件造成损坏，也可能导致部件中可用材料量的利用率不足。
[0003]因此，制造复合部件的改进方法将是有利的。特别是与由金属基材料制成并用于传输电能的复合部件有关。
[0004]专利技术目的
[0005]因此，本专利技术的一个目的是提供一种制造复合部件的方法，利用该方法可以使部件的电特性适应部件的给定应用。
[0006]本专利技术的另一个目的是提供一种制造复合部件的方法，利用该方法可以获得沿纵向方向具有非恒定电特性的复合部件。
[0007]本专利技术的一些实施方案的目的是提供一种制造金属复合部件的方法，包括烧结或氧化粉末基材料。
[0008]本专利技术的另一个目的是提供现有技术的替代方案。
[0009]特别地，本专利技术的一个目的可以看作是提供一种制造复合部件的方法，该方法解决了现有技术的上述问题。/>[0010]专利技术概述
[0011]因此，本专利技术的第一方面旨在通过提供一种制造沿纵向方向具有不同电阻率的复合部件的方法来实现上述目的和若干其他目的，该方法包括以下步骤：
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制备多个浆体，包括：
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至少具有第一组成的第一浆体，和，
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至少具有第二组成的第二浆体，
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将多个浆体转移到加工设备的供应室中，
[0016]‑
通过迫使浆体从供应室通过加工设备的模具由多个浆体成型出生坯，以及，
[0017]‑
烧结或氧化生坯以获得复合部件，该复合部件沿纵向方向具有不同的电阻率，纵向对应于浆体通过模具的移动方向，并且由于第一组成不同于第二组成导致电阻率的变化。
[0018]“复合”通常是指由不同的部分或元素组成。对本专利技术而言，它指的是由具有不同组成的多个浆体制造的复合部件。对于一些实施方案，每种浆体本身可以构成复合材料，例
如通过包括金属和陶瓷材料，如下文所述。
[0019]不同的电阻率可以说是预先确定的，因为它是根据部件给定应用所需的预期非恒定电特性，作为设计过程的一部分确定的。或者换句话说，电阻率是对第一和第二浆体组成的选择起决定性作用的参数。
[0020]制备浆体的步骤可通过在捏合机(例如Z型桨叶捏合机或sigma桨叶捏合机)中捏合材料来执行。
[0021]“浆体”是指通过将液体与粉末混合制成的厚重、柔软、粘稠的物质。换言之，浆体通常由在背景流体中的颗粒状材料的悬浮液组成。在本专利技术的上下文中，浆体的粘度应该使其被允许在从用于制备浆体的装置转移到加工设备期间对浆体进行必要的处理。还应该考虑到后续的工艺步骤；即，浆体的粘度应该足够低以允许其通过模具成型，并且足够高以确保成型的生坯保持所需的几何形状。给定浆体的粘度可以通过因此设计的设备和方法来确定，例如通过使用通常用于测量剪切粘度和其他流变性质的毛细管流变仪。然而，由于粘度与材料的硬度相关，因此也可以使用该参数来确定给定的浆体是否适合于该制造方法。可能使用的相关测量是肖氏硬度，可以根据ISO 868/ASTM D2240确定。另一种选择是使用专为粘土设计的特殊工具；这已在本专利技术的开发过程中使用。该工具类似于肖氏测试仪，但已适用于粘土的表征；这种仪器也可以称为粘土硬度计。工作原理是基于当工具的销钉压入被测材料中，直到销钉到达支架时，样品材料施加在仪器校准弹簧贯穿件上的力。以这种方式，始终将平稳冲程(steady stroke)的稳定力(steady force)施加到仪器上。它具有从0到20的刻度，用作相对硬度参考参数，以及施加力的克刻度。使用此工具，当浆体从捏合机中出来时，将穿透点压入浆体中。然后测量穿透点位于浆体内部时指示的最大值。使用最大值而不是等待它稳定下来，因为它最终会显示一个低得多的值，可能会接近0，因为穿透点将被迫通过浆体。使用这种方法，已经发现，至少对于所测试的几何形状，需要大于12肖氏的值才能获得令人满意的结果。
[0022]通过根据本专利技术的方法，通过迫使浆体通过模具来成型出生坯的步骤优选地由此直接为生坯提供对应于烧结或氧化步骤后获得的复合部件的期望最终形状的形状。“对应于”是指尺寸通常由于在烧结或氧化过程中发生的化学反应而略有变化。对于某些几何形状，这也可能会导致形状的微小变化。但整体的最终形状是由浆体被迫通过模具造成的，因此生坯获得了与模具形状相匹配的形状。这将在图中说明。这种成型方法不同于例如3D打印，在3D打印中，部件的形状是通过移动模具(也称为喷嘴)和/或工作平台来获得的，该工作平台相对于彼此固定所制造的部件并逐层构建部件。
[0023]由不同浆体制成的烧结或氧化部件区域之间的电阻率差异通常在2到20之间。然而，其他因素也包括在保护范围内。使用的值将根据部件的给定应用所需的预期非恒定电特性确定。
[0024]关于本专利技术及其描述，焦点将集中在沿复合部件变化的电阻率上，因为这是用于确定浆体组成的参数。然而，由于电阻率的变化是由于不同浆体的不同组成引起的，因此其他参数通常也会变化。这些参数可以是机械性能，例如刚度和断裂强度。下面给出了用于获得不同组成的可能设计参数的示例。如果对给定应用的初步研究表明，为获得期望的不同电阻率而确定的浆体组成会导致复合部件的机械性能不令人满意，则可能需要对组成做出妥协，只要仍然满足所有设计要求。
[0025]如上所述，沿部件的纵向方向变化的电阻率是由于第一组成不同于第二组成造成的。这通常是由于第一和第二组成具有不同的电阻率，这可以称为“初始电阻率”，这导致在烧结或氧化之后可以称为“最终电阻率”。生坯上的初始电阻率通常比烧结或氧化部件的电阻率高几个数量级。
[0026]如上所述的本专利技术的第一方面可以替代地表述为一种制造复合部件的方法，该方法包括以下步骤：
[0027]‑
制备多个浆体，包括：
[0028]‑
至少具有第一组成的第一浆体，该第一组成在烧结或氧化时具有第一电阻率，和，
[0029]‑
至少具有第二组成的第二浆体，该第二组成在烧结或氧化时具有第二电阻率，
[0030]‑
将多个浆体转移到加工设备的供应室中，通过在迫使浆体从供应室通过加工设备的模具时纵向改变浆体类型来成型出生坯，以及
[0031]‑
烧结或氧化生坯以获得复合部件，该复合部件沿部件的纵向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制造复合部件(21)的方法，该复合部件(21)沿纵向方向具有不同的电阻率，该方法包括以下步骤：
‑
制备多个浆体(10a,10b)，包括：
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至少具有第一组成的第一浆体(10a)，和，
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至少具有第二组成的第二浆体(10b)，
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将多个浆体(10a,10b)转移到加工设备(31)的供应室(35)中，
‑
通过迫使浆体(10a,10b)从供应室(35)通过加工设备(31)的模具(32)由多个浆体(10a、10b)成型出生坯(20)，以及，
‑
烧结或氧化生坯(20)以获得复合部件(21)，该复合部件(21)沿纵向方向具有不同的电阻率(ρ)，纵向方向对应于浆体(10a，10b)穿过模具(32)的移动方向，并且由于第一组成不同于第二组成导致电阻率(ρ)的变化。2.根据权利要求1所述的方法，其中：
‑
第一浆体(10a)包含具有第一合金组成的金属粉末、陶瓷粉末和第一粘合剂，
‑
第二浆体(10b)包含具有第二合金组成的金属粉末和第二粘合剂，其中第一合金组成和第二合金组成均由至少一种化学元素组成，并且其中化学元素被选择为，使得对于以高于每种合金组成的0.5重量％的量存在的每种化学元素，该化学元素包含在第一和第二合金组成中，并且
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对于以高达5.0重量％的量存在于第一合金组成中的化学元素，该化学元素的量在第一和第二合金组成之间最多相差1个百分点，以及
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对于以大于5.0重量％的量存在于第一合金组成中的化学元素，该化学元素的量在第一和第二合金组成之间最多相差3个百分点。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一粘合剂和所述第二粘合剂具有相似或相同的溶解性。4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述第二浆体(10b)还包括陶瓷粉末。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过改变以下参数中的一个或多个来获得不同的电阻率(ρ)：
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金属粉末和陶瓷粉末之间的体积比，
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陶瓷颗粒的尺寸，
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陶瓷颗粒的形状，和
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陶瓷材料的类型。6.根据权利要求2或从属于权利要求2的权利要求3至5中任一项所述的方法，其中，所述第一浆体(10a)和所述第二浆体(10...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗莱明，
申请(专利权)人：格兰富控股公司，
类型：发明
国别省市：