【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及多材料电接触件以及制造电接触件的方法。
技术介绍
1、电接触件是在电开关、继电器、连接器和断路器中发现的电路部件。电接触件由导电材料(通常为金属)制成。当一对接触件接触时，根据表面结构、表面化学性质和接触时间，这对接触件可以通过具有特定接触电阻的电流。接触件接触的表面通常由具有高电导率、耐磨性、抗氧化性和其它性能的金属组成。
2、电接触件可以由一种或几种不同的材料制成。大多数电接触件是通过金属粉末烧结制造的。高电导率金属(诸如，银或铜)通常与具有承受严重电力和机械力能力的金属混合。根据所需的组成，通常采用三种方法中的一种来制造电接触件。压制-烧结-渗透(psi)通常提供最高密度的材料，而压制-烧结-抑制(psr)方法对于某些组成是所需的。在一些情况下，仅压制-烧结(ps)工艺是合适的。在烧结过程之前，在模具中压实金属粉末，并且施加压力。然后对坯块进行烧结，这是一种涉及对粉末坯块施加热的过程。烧结通常是在具有不同温度区的单个细长熔炉中进行的。将坯块加热至基金属的熔点以下，保持在烧结温度后进行冷却。烧结将粉末颗粒之间的压实机械结合转变成冶金结合，给接触件赋予强度和结构完整性，并产生可被渗透或抑制的“耐火骨架”。压实材料中的原子扩散穿过颗粒的边界，将颗粒熔合在一起，并产生一个固体块。烧结提供电接触件的主要冶金性质。在烧结后，经常使用二次热处理来提高机械性能和尺寸精度。不利的是，为了获得具有足够高的质量和足够低的孔隙率以产生有效电接触件的烧结粉末盘，需要三个耗时的真空烧结过程。此外，烧结接触件必须经受大量
3、希望提供一种改进的制造电接触件的方法。此外，希望这种方法花费的时间比金属粉末烧结更少。另外，希望提供一种能够生产更经济的梯度组成的改进方法。
技术实现思路
1、本公开提供了多材料电接触件以及制造多材料电接触件的方法。
2、本公开的第一方面提供了一种形成电接触件的方法，该方法包括：操作至少一个材料进料器，以释放第一金属和第二金属的进料，其中，第一金属和第二金属均为固态和粉末形式；通过向第一金属和第二金属施加压缩气体，以朝向衬底喷射第一金属和第二金属，而将第一金属和第二金属沉积在衬底上，其中，沉积在足以在第一金属和第二金属之间形成固态结合以产生材料柱的压力下进行，同时将材料柱保持在低于第一金属和第二金属这两者的熔融温度的温度下，并且这将第一金属和第二金属保持在固态，从而产生电接触件。在一些实施方案中，沉积还包括当所沉积的金属在材料柱上堆积时改变第一金属和第二金属的相对量，以使材料柱成为功能梯度材料柱。在一些实施方案中，该方法还包括通过将组合的金属混合并放置在相同的材料进料器中来组合第一金属和第二金属。在一些实施方案中，至少一个材料进料器包括第一材料进料器和第二材料进料器；操作第一材料进料器，以释放第一金属的进料，并且操作第二材料进料器，以释放第二金属的进料；并当通过施加压缩气体来喷射仍为固态的金属时，第一金属和第二金属混合。在一些实施方案中，压缩气体是选自包括氦、氮、压缩空气、氢或它们的组合的组的主要气体。在一些实施方案中，该方法在冷喷涂增材制造设备中进行。在一些实施方案中，释放的金属通过冷喷涂系统喷嘴朝向衬底喷射。在一些实施方案中，至少一个材料进料器位于冷喷涂系统喷嘴的上游。在一些实施方案中，至少一个材料进料器将第一或第二金属中的至少一者释放到冷喷涂系统喷嘴中。在一些实施方案中，使释放的第一金属和第二金属朝向衬底喷射的压力由冷喷涂增材制造设备上的至少一个材料进料器的位置控制。在一些实施方案中，第一金属和第二金属均具有5微米至120微米的粒度。在一些实施方案中，第一金属和第二金属以75°至105°的角度喷射到衬底上。在一些实施方案中，在该方法期间至少改变一次以下至少一项：第一金属的体积或重量与第二金属的体积或重量之比；第一金属的平均或中等粒度与第二金属的平均或中等粒度之比；或者第一金属或第二金属的类型。在一些实施方案中，在该方法期间，材料进料器中的第一金属、第二金属或两者的组成改变至少一次。在一些实施方案中，至少一个材料进料器中的金属组成由计算机程序控制。在一些实施方案中，电接触件是在2分钟和25分钟之间的时间段内形成的。在一些实施方案中，第一固态金属具有至少25毫西门子每米(ms/m)的电导率。在一些实施方案中，第一固态金属包括选自包括铜、银、铝、金、铂或它们的组合的组的基质金属，并且第二固态金属是抗电弧颗粒。在一些实施方案中，第二固态金属包括选自包括铬、碳化铬、钨、碳化钨、钼、碳化钼、钒、碳化钒、氧化铝或它们的组合的组的一种或多种成分。在一些实施方案中，第一金属和第二金属具有相差至少1400℉的熔融温度。
3、本公开的第二方面提供了一种形成电接触件的方法，该方法包括：操作摩擦搅拌增材设备上的材料进料器，以将第一金属和第二金属的进料释放到衬底上，产生材料柱，其中，材料进料器包括由可旋转肩部限定的接收器，并且其中，操作摩擦搅拌增材设备上的材料进料器，以将第一金属和第二金属的进料释放到衬底上，包括：向接收器中的第一金属和第二金属施加压力，并且围绕第一金属和第二金属旋转材料进料器肩部，以在第一金属和第二金属之间形成固态结合，并且将金属释放到衬底上，同时将材料柱保持在低于第一金属和第二金属两者的熔融温度的温度下，从而产生电接触件。在一些实施方案中，可旋转肩部的底面上的摩擦力导致朝向肩部的远端驻留的第一金属和第二金属的加热。在一些实施方案中，第一金属和第二金属均为粉末、碎片、固体棒、杆、金属屑或金属颗粒中的至少一种的形式。在一些实施方案中，当第一金属和第二金属在材料柱上堆积时，第一金属和第二金属的相对量变化，以使材料柱成为功能梯度材料柱。在一些实施方案中，在该方法期间，材料进料器中的金属的组成改变至少一次。在一些实施方案中，在该方法期间至少改变一次以下至少一项：第一金属的体积或重量与第二金属的体积或重量之比；或第一或第二金属的类型。
4、本公开的第三方面提供了一种功能梯度单片电接触件结构，其包含第一固态金属和第二固态金属，其特征在于组成的变化，其中，与第一金属的量相比，第二金属的相对量随着结构中从结构的第一表面朝向结构的第二相对表面的距离而增加。在一些实施方案中，第一金属包括软金属，该软金属是选自包括铜、银、铝、金、铂或它们的组合的组的基质金属，并且第二金属包括选自包括铬、碳化铬、钨、碳化钨、钼、碳化钼、钒、碳化钒、氧化铝或它们的组合的组的硬金属。在一些实施方案中，电接触件结构的高度的至少50％包含：基于这两种金属的总重量，65％至100％的第一金属；以及基于这两种金属的总重量，5％至65％的第二金属。在一些实施方案中，电接触件具有25ms/m至50ms/m的电导率。
5、在以下详细描述中更详细地描述这些和其它实施方案。本专利技术主题的目的已经在上文中陈述，并且其全部或部分地由当前公开的主题实现，当结合附图进行描述时，其它目的将变得明显，如本文以下最佳本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种形成电接触件的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述沉积还包括当所沉积的金属在所述材料柱上堆积时改变所述第一金属和所述第二金属的相对量，以使所述材料柱成为功能梯度材料柱。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其中：
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述压缩气体包括选自由氦、氮、压缩空气、氢或它们的组合构成的组的主要气体。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法在冷喷涂增材制造设备中进行。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述释放的金属通过冷喷涂系统喷嘴朝向所述衬底喷射。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述至少一个材料进料器位于所述冷喷涂系统喷嘴的上游。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述至少一个材料进料器将所述第一或第二金属中的至少一者释放到所述冷喷涂系统喷嘴中。
10.根据权利要求6所述的方法，其中使所述释放的第一金属和第二金属朝向所述衬底喷射的所述压力由所述冷喷涂增材制造设备上的所述至少一个
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一金属和所述第二金属均具有5微米至120微米的粒度。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一金属和所述第二金属以75°至105°的角度喷射到所述衬底上。
13.根据权利要求1所述的方法，其中在所述方法期间至少改变一次以下至少一项：
14.根据权利要求1所述的方法，其中在所述方法期间，所述材料进料器中的至少一个材料进料器中的所述金属的组成至少改变一次。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个材料进料器中的所述金属的组成由计算机程序控制。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述电接触件是在2分钟至25分钟之间的时间段内形成的。
17.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一金属具有至少25毫西门子每米的电导率。
18.根据权利要求1所述的方法，其中：
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述第二金属包括选自由铬、碳化铬、钨、碳化钨、钼、碳化钼、钒、碳化钒、氧化铝以及它们的组合构成的组的硬金属。
20.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一金属和所述第二金属具有相差至少1400℉的熔融温度。
21.一种形成电接触件的方法，所述方法包括：
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述可旋转肩部的底面上的摩擦力导致朝向所述肩部的远端驻留的所述第一金属和所述第二金属的加热。
23.根据权利要求21所述的方法，其中所述第一金属和所述第二金属均为粉末、碎片、线、固体棒、杆、金属屑或金属颗粒中的至少一种形式。
24.根据权利要求21所述的方法，其中当所述第一金属和所述第二金属在所述材料柱上堆积时，所述第一金属和所述第二金属的相对量变化，以使所述材料柱成为功能梯度材料柱。
25.根据权利要求21所述的方法，其中在所述方法期间，所述材料进料器中的所述第一金属、所述第二金属或两者的组成至少改变一次。
26.根据权利要求21所述的方法，其中在所述方法期间至少改变一次以下至少一项：
27.一种电接触件，所述电接触件包括包含第一固态金属和第二固态金属的功能梯度单片电接触件结构，其特征在于组成的变化，其中与所述第一固态金属的量相比，所述第二固态金属的相对量随着所述结构中从所述结构的第一表面朝向所述结构的第二相对表面的距离而增加。
28.根据权利要求27所述的电接触件，其中：
29.根据权利要求28所述的电接触件，其中所述第二固态金属包括选自由铬、碳化铬、钨、碳化钨、钼、碳化钼、钒、碳化钒、氧化铝以及它们的组合构成的组的硬金属。
30.根据权利要求27所述的电接触件，其中所述电接触件结构的高度的至少50％包含：
31.根据权利要求27所述的电接触件，其中所述电接触件具有25毫西门子每米(mS/m)至50mS/m的电导率。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种形成电接触件的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述沉积还包括当所沉积的金属在所述材料柱上堆积时改变所述第一金属和所述第二金属的相对量，以使所述材料柱成为功能梯度材料柱。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其中：
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述压缩气体包括选自由氦、氮、压缩空气、氢或它们的组合构成的组的主要气体。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法在冷喷涂增材制造设备中进行。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述释放的金属通过冷喷涂系统喷嘴朝向所述衬底喷射。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述至少一个材料进料器位于所述冷喷涂系统喷嘴的上游。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述至少一个材料进料器将所述第一或第二金属中的至少一者释放到所述冷喷涂系统喷嘴中。
10.根据权利要求6所述的方法，其中使所述释放的第一金属和第二金属朝向所述衬底喷射的所述压力由所述冷喷涂增材制造设备上的所述至少一个材料进料器的位置控制。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一金属和所述第二金属均具有5微米至120微米的粒度。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一金属和所述第二金属以75°至105°的角度喷射到所述衬底上。
13.根据权利要求1所述的方法，其中在所述方法期间至少改变一次以下至少一项：
14.根据权利要求1所述的方法，其中在所述方法期间，所述材料进料器中的至少一个材料进料器中的所述金属的组成至少改变一次。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个材料进料器中的所述金属的组成由计算机程序控制。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述电接触件是在2分钟至25分钟之间的时间段内形成的。
17.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一金属具有至少25毫西门子每米的电导率。
【专利技术属性】
技术研发人员：M·L·基利安，J·A·卡利瓦亚利尔，刘勇，D·R·莫尔，
申请(专利权)人：伊顿智能动力有限公司，
类型：发明
国别省市：
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