一种铜基材及铜基材表面覆银层制备方法技术

本发明专利技术公开一种铜基材及铜基材表面覆银层制备方法，涉及增材制造技术领域，以解决现有技术中铜基材表面镀银层镀层薄(5微米

【技术实现步骤摘要】
一种铜基材及铜基材表面覆银层制备方法


[0001]本专利技术涉及增材制造
，尤其涉及一种铜基材及铜基材表面覆银层制备方法。

技术介绍

[0002]现有技术中，许多铜基材的导电部件，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银镀层。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，国家发改委公布的《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]本专利技术的目的在于提供一种铜基材及铜基材表面覆银层制备方法，用于解决现有技术中，在铜基材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。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种铜基材表面覆银层制备方法，包括对银线材进行预热；利用蓝光激光熔融铜基材表面形成铜熔池；将银线材熔覆在铜熔池中，以在铜基材表面形成覆银层。
[0006]与现有技术相比，本专利技术提供的铜基材表面覆银层制备方法中，由于采用了波长为450nm的蓝光激光器，在这一波长范围，铜对蓝光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％。银的熔点为961.78℃，略低于铜的熔点1083.4℃。基于此，本方案先对银线材进行预热而软化，再利用蓝光激光作用于铜基材上，在铜基材上产生稳定的铜熔池，最后将银线材熔覆在铜熔池中，以在铜基材表面形成覆银层。在此过程中，银线材通过铜熔池热传导达到熔点，而非直接从蓝光激光吸收能量，且由于线材具有整体性，熔覆过程中可以实现部分银线材并不与铜熔池直接接触，仍然能达到银的熔融温度，并快速冷却控制了液态银向铜熔池底部扩散，保证了一定厚度的纯银表面层的存在。
[0007]可选地，在上述铜基材表面覆银层制备方法中，对银线材进行预热包括：在银线材的送丝装置的送丝嘴位置设置感应加热线圈；银线材通过感应加热线圈时被加热至380℃
‑
420℃而软化。
[0008]如此设置，银线材在熔覆过程中并不直接从蓝光激光中吸收能量，只是通过铜熔池热传导达到熔点，故对银线材进行预热处理而软化，使之更快达到熔点而熔化覆盖在铜熔池上以形成覆银层。
[0009]可选地，在上述铜基材表面覆银层制备方法中，银线材通过固定于激光头上的送丝装置进行送丝操作，送丝装置的送丝嘴的送丝方向与铜基材平面方向的夹角在30
°‑
60℃之间，激光头的激光照射方向与铜基材平面法线方向的夹角在0
°‑
30℃之间。如此设置，激
光光斑中心位于银线材后端，银线材进入熔池前端。
[0010]可选地，在上述铜基材表面覆银层制备方法中，银线材通过固定于激光头上的送丝装置进行送丝操作，送丝装置的送丝嘴的送丝方向与铜基材平面方向的夹角在45
°‑
60℃之间，激光头的激光照射方向与铜基材平面法线方向的夹角在45
°‑
60℃之间。如此设置，激光光斑中心位于银线材前端，银线材进入熔池后端。
[0011]可选地，在上述铜基材表面覆银层制备方法中，沿激光扫描方向，银线材的送丝轴线的延长线与铜基材表面的交点位于铜基材表面的激光光斑的前端或后端，且距离激光光斑中心的距离为银线材的丝径的1/3
‑
2/3。如此设置，蓝光激光在铜基材表面形成铜熔池的同时，被感应加热线圈软化的银线材送至铜熔池，与铜基材形成冶金结合。
[0012]可选地，在上述铜基材表面覆银层制备方法中，利用蓝光激光熔融铜基材表面形成铜熔池，将银线材熔覆在铜熔池中，以在铜基材表面形成覆银层包括：
[0013]利用蓝光激光扫描熔融铜基材表面形成铜熔池，银线材的尖端中心位于铜熔池的上方0mm
‑
2mm处；
[0014]银线材在铜熔池的上方0mm
‑
2mm处开始熔化，利用表面张力将金属熔液与熔池连接形成液桥进行过渡，银线材进入铜熔池中并完成熔化，熔化的银材不与银线材断开，可以保证连续稳定的熔覆成型；
[0015]熔化后的银线材铺展在铜基材的表面形成覆银层。
[0016]如此设置，银线材直接熔覆在铜基材表面冶金结合而形成覆银层，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，使铜基材的导电性能大大提高。
[0017]可选地，在上述铜基材表面覆银层制备方法中，相邻熔覆道之间的搭接率为30％
‑
40％。如此设置，保证银线材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。
[0018]可选地，在上述铜基材表面覆银层制备方法中，在对银线材进行预热之前，还包括使用打磨机打磨铜基材表面，去除残余镀银层及锈蚀等氧化层，再用酒精或丙酮清洗铜基材表面以去除油污及杂质。如此设置，更有利于铜基材表面的铜熔池与银线材之间的冶金结合，使结合更加稳定，覆银层不会轻易脱落。
[0019]可选地，在上述铜基材表面覆银层制备方法中，在对银线材进行预热之前，对铜基材表面处理之后，还包括，准备银线材，保证银线材纯度大于99.99％，其直径大于1mm，小于蓝光激光达到铜基材表面的激光光斑直径。如此设置，保证银线材具有优秀的导电性能，且在铜基材表面形成的覆银层厚度可以达到要求，远超现有技术中铜基材表面覆银层的厚度。
[0020]可选地，在上述铜基材表面覆银层制备方法中，熔覆工艺参数为：激光功率1000
‑
2000W，蓝光激光到达铜基材表面的激光光斑直径为1.2mm
‑
2mm，送丝速度为0.1m/min
‑
0.5m/min。如此设置，保证银线材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，银线材熔融覆盖在铜熔池上，形成稳定的冶金结合。
[0021]本专利技术还提供一种表面具有覆银层的铜基材，由上述铜基材表面覆银层制备方法制作而成，覆银层与铜基材为冶金结合，覆银层的厚度大于300微米。
[0022]与现有技术相比，本专利技术提供的表面具有覆银层的铜基材的有益效果与上述技术
方案铜基材表面覆银层制备方法的有益效果相同，此处不做赘述。
附图说明
[0023]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0024]图1为本专利技术提供的一种铜基材表面覆银层制备方法的流程示意图；
[0025]图2为本专利技术提供的另一种铜基材表面覆银层制备方法的流程示意图；
[0026]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜基材表面覆银层制备方法，其特征在于，包括：对银线材进行预热；利用蓝光激光熔融铜基材表面形成铜熔池；将所述银线材熔覆在所述铜熔池中，以在所述铜基材表面形成覆银层。2.根据权利要求1所述的铜基材表面覆银层制备方法，其特征在于，所述对银线材进行预热包括：在所述银线材的送丝路径上设置感应加热线圈；所述银线材通过所述感应加热线圈时被加热至380℃
‑
420℃而软化。3.根据权利要求2所述的铜基材表面覆银层制备方法，其特征在于，所述银线材通过固定于激光头上的送丝装置进行送丝操作，所述送丝装置的送丝嘴的送丝方向与铜基材平面方向的夹角在30
°‑
60
°
之间，所述激光头的激光照射方向与铜基材平面法线方向的夹角在0
°‑
30
°
之间；或，所述送丝装置的送丝嘴的送丝方向与铜基材平面方向的夹角在45
°‑
60
°
之间，所述激光头的激光照射方向与铜基材平面法线方向的夹角在45
°‑
60
°
之间。4.根据权利要求2所述的铜基材表面覆银层制备方法，其特征在于，沿激光扫描方向，所述银线材的送丝轴线的延长线与所述铜基材表面的交点位于所述铜基材表面的激光光斑的前端或后端，且距离激光光斑中心的距离为所述银线材的丝径的1/3
‑
2/3。5.根据权利要求1所述的铜基材表面覆银层制备方法，其特征在于，所述利用蓝光激光熔融铜基材表面形成铜熔池，将银线材熔覆在铜熔池中，以在铜基材...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘朋，吴志玮，齐欢，
申请(专利权)人：南京辉锐光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：