銅粉末冶金是一種能夠制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)的有效技術(shù),以下是其實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)制造的具體方法和原理:
一、傳統(tǒng)粉末冶金工藝
粉末混合
目的:將不同粒徑、成分的粉末和添加劑充分均勻化,確保后續(xù)壓制零件性能一致。
方法:常用滾筒式攪拌機(jī),容量可達(dá)10,000磅(約4.5噸)。影響因素包括混合時(shí)間、能量、粉末粒度分布、形貌和密度。
添加劑:添加聚合物粘結(jié)劑,可讓石墨、潤(rùn)滑劑等小顆粒粘附到大顆粒金屬粉末上,避免分離,同時(shí)減少粉塵。
壓制
單向壓制:僅上沖頭運(yùn)動(dòng),適用于薄片零件。
多向壓制:上下沖頭同時(shí)作用,可制造多層次零件,密度分布更均勻。
雙模壓制:用于帶有凸臺(tái)或偏移的零件。
常見(jiàn)壓制壓力:根據(jù)零件設(shè)計(jì)和材料特性調(diào)整,以確保足夠的密度和強(qiáng)度。
燒結(jié)
目的:通過(guò)加熱使粉末顆粒熔化或燒結(jié)在一起,形成致密的金屬零件。
方法:在高溫爐中進(jìn)行,通常使用真空或保護(hù)氣氛以防止氧化。
控制參數(shù):溫度、時(shí)間、氣氛等,以確保零件的性能和尺寸精度。

二、增材制造技術(shù)
選擇性激光熔化(SLM)
原理:使用高能激光束逐層熔化金屬粉末,形成所需的三維結(jié)構(gòu)。
優(yōu)勢(shì):能夠制造具有復(fù)雜幾何形狀的零件,無(wú)需傳統(tǒng)模具,設(shè)計(jì)自由度高。
應(yīng)用:可用于制造散熱器、多孔結(jié)構(gòu)等復(fù)雜零件。
激光誘導(dǎo)前向轉(zhuǎn)移(LIFT)
原理:通過(guò)激光逐點(diǎn)轉(zhuǎn)移金屬顆粒,形成微結(jié)構(gòu)。
優(yōu)勢(shì):能夠制造微尺度的復(fù)雜結(jié)構(gòu),如銅微結(jié)構(gòu)。
粉末擠出打?。≒EP)
原理:將金屬/陶瓷粉末與有機(jī)粘結(jié)劑均勻混合造粒,然后經(jīng)3D打印機(jī)成形,最后通過(guò)燒結(jié)致密化。
優(yōu)勢(shì):無(wú)模具化制備,節(jié)省了模具開(kāi)發(fā)的制造和時(shí)間成本;能夠制造高難度、高復(fù)雜性零件,如純銅隨形冷卻流道。
應(yīng)用:適用于金屬和陶瓷零件的個(gè)性化定制。
三、化學(xué)方法
電解銅錳合金脫合金
原理:通過(guò)電鍍和脫合金的普通和簡(jiǎn)單過(guò)程形成新穎的、分層的、三級(jí)孔結(jié)構(gòu)。
步驟:
在特定條件下,Cu-Mn共沉積形成富銅和富錳區(qū)域。
通過(guò)脫合金從電沉積層中去除Mn及其氧化物,形成具有分級(jí)多孔結(jié)構(gòu)的Cu。
優(yōu)勢(shì):能夠形成寬和窄的大孔網(wǎng)絡(luò)和中孔,適用于復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)的制造。
四、復(fù)合材料制備
化學(xué)鍍銀包覆銀粉制備鎢銅復(fù)合材料
原理:通過(guò)化學(xué)鍍成功制備涂覆有Cu的W粉末和涂覆有Ag的Cu粉末,然后通過(guò)真空熱壓燒結(jié)法制備致密的組織結(jié)構(gòu)。
優(yōu)勢(shì):能夠制備具有優(yōu)異電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率的復(fù)合材料,適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的制造。
銅粉末冶金通過(guò)傳統(tǒng)粉末冶金工藝、增材制造技術(shù)、化學(xué)方法和復(fù)合材料制備等多種方式,能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的制造。這些方法各有優(yōu)勢(shì),可以根據(jù)具體需求選擇合適的技術(shù),以滿(mǎn)足不同應(yīng)用場(chǎng)景的要求。