專(zhuān)利名稱(chēng)：一種復(fù)合電極壓頭及放電等離子燒結(jié)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合電極壓頭以及含有該復(fù)合電極壓頭的放電等離子燒結(jié) 設(shè)備。
背景技術(shù)：
放電等離子燒結(jié)是目前世界上用于制備功能材料的最先進(jìn)的燒結(jié)技術(shù)之 一，廣泛應(yīng)用于納米材料、磁性材料、電子材料、精細(xì)陶瓷、非晶合金、硬質(zhì) 合金及復(fù)合材料的快速、高品位燒結(jié)，是新型功能材料研究開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的理想 設(shè)備，是傳統(tǒng)燒結(jié)爐的理想替代品。放電等離子燒結(jié)一般采用開(kāi)關(guān)脈沖直流通 電加熱方式，使材料自身直接加熱進(jìn)行燒結(jié)，直流電脈沖作用于微粒子層面， 可以顯著提高對(duì)許多材料的燒結(jié)活動(dòng)，具有升溫速度快、燒結(jié)時(shí)間短、高效節(jié) 能、燒結(jié)體品位高等優(yōu)點(diǎn)。電極壓頭是放電等離子燒結(jié)設(shè)備中的重要部件，現(xiàn) 有放電等離子燒結(jié)設(shè)備的電極壓頭采用一種材質(zhì)制成，出于電極壓頭高溫強(qiáng)度 的考慮，其一般采用合金鋼制成，由于合金鋼的電阻較大，故而電極壓頭的電 阻較大，電流通過(guò)電極壓頭到達(dá)模具時(shí)，會(huì)使電極壓頭具有較大的熱損耗而被 損壞，而且也會(huì)由于過(guò)熱而損壞電極壓頭上的真空密封。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)合電極壓頭，旨在解決現(xiàn)有電極壓頭熱損耗 大和由于過(guò)熱而容易損壞的問(wèn)題。
本發(fā)明的另一目的在于提供了一種放電等離子燒結(jié)設(shè)備，旨在解決現(xiàn)有設(shè) 備中電極壓頭電阻較大，通電時(shí)熱損耗大，導(dǎo)致其容易損壞真空密封及壓頭的 問(wèn)題。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的， 一種復(fù)合電極壓頭，其是由具有不同導(dǎo)電性能的壓頭和電極復(fù)合制成，所述電極置于壓頭之內(nèi)，所述電極的導(dǎo)電性能優(yōu)于壓頭的 導(dǎo)電性能。
優(yōu)選地，所述電極的電阻小于壓頭的電阻。
優(yōu)選地，所述壓頭由不銹鋼或錳合金鋼材料制成，所述電極由銅或銅合金 材料制成。
進(jìn)一步地，所述壓頭內(nèi)設(shè)有用于降溫的循環(huán)水^各。 進(jìn)一步地，所述壓頭的一端還設(shè)有保護(hù)臺(tái)。 優(yōu)選地，所述保護(hù)臺(tái)為石墨材料或鴒合金鋼制成。
本發(fā)明還提供了 一種放電等離子燒結(jié)設(shè)備，包括上述用于給放電等離子燒 結(jié)設(shè)備上的模具通電和加壓的復(fù)合電極壓頭，所述復(fù)合電極壓頭分別置于模具 的兩端。
進(jìn)一步地，放電等離子燒結(jié)設(shè)備還可包括用于放電等離子燒結(jié)設(shè)備的安裝 支架，真空室，真空系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、開(kāi)關(guān)脈沖直流電源和控制單元，其中， 所述真空室置于支架上，所述復(fù)合電極壓頭分別置于真空室的上下兩端，所述 開(kāi)關(guān)脈沖直流電源和控制單元與復(fù)合電極壓頭電連接，所述復(fù)合電極壓頭與液 壓系統(tǒng)連接，所述真空室與抽真空系統(tǒng)連接。
進(jìn)一步地，放電等離子燒結(jié)設(shè)備還包括用于防止模具過(guò)快散熱及保護(hù)真空 室的隔熱屏，所述隔熱屏裝置于真空室內(nèi)，所述^^莫具置于隔熱屏內(nèi)。
有別于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明由于將電極和壓頭分別用不同的金屬材料制成復(fù) 合電極壓頭，且電極的導(dǎo)電性能優(yōu)于壓頭的導(dǎo)電性能，因此在用作放電燒結(jié)設(shè) 備元件時(shí)，大部分電流都通過(guò)電極到達(dá)模具，可使壓頭的熱損耗顯著降低，因 此可以避免壓頭由于過(guò)熱而容易損壞之缺陷，同時(shí)還可解決壓頭周邊部件的真 空密封問(wèn)題，故而提高了產(chǎn)品的使用壽命，降低了使用成本。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種放電等離子燒結(jié)設(shè)備的主視示意圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的復(fù)合電極壓頭的剖視示意圖。
具體實(shí)施例方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí) 施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅 僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
參見(jiàn)圖2,本發(fā)明實(shí)施例首先提供了一種復(fù)合電極壓頭15,包括壓頭151 和電極152,所述電極152置于壓頭151之內(nèi)，由壓頭151將其完全包覆，使 之成為一體，其用于與外接電源連接的連接螺栓1521延伸于壓頭151之外。所 述壓頭151和電極152分別采用不同材質(zhì)的金屬材料制成，其中所述電極152 可由導(dǎo)電導(dǎo)熱性能較好金屬銀、銅或它們的合金制成，本發(fā)明實(shí)施例電極152 的材質(zhì)可采用金屬銅或其合金，能保證其良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能，相比起金屬銀， 其又比較廉價(jià)。由于壓頭151在其應(yīng)用過(guò)程中需將壓力傳遞到加工件上，因此， 壓頭151要有一定的高溫強(qiáng)度，本發(fā)明壓頭151采用不銹鋼或合金鋼材料便能 達(dá)到上述要求，不銹鋼材料具有的導(dǎo)電性和不易生銹的性能，既能保證壓頭151 的高溫強(qiáng)度，又可延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命。本發(fā)明復(fù)合電極壓頭15由于銅或銅合 金之電阻遠(yuǎn)小于不銹鋼或錳合金鋼的電阻，可使得電極152的導(dǎo)電性能應(yīng)優(yōu)于 壓頭151的導(dǎo)電性能。通電后，大部分電流通過(guò)電極152，壓頭151的熱損耗 顯著降低，使整個(gè)復(fù)合電極壓頭15的發(fā)熱量較小，可以避免復(fù)合電極壓頭15 由于過(guò)熱而損壞，/人而實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的。
進(jìn)一步地，請(qǐng)參閱圖2，所述復(fù)合電極壓頭15之內(nèi)還可設(shè)有用于冷卻的循 環(huán)水路154，所述循環(huán)水路154為常規(guī)的循環(huán)通道結(jié)構(gòu)，設(shè)于壓頭151內(nèi)，其 可以冷卻復(fù)合電才及壓頭15,更好地防止復(fù)合電才及壓頭15由于過(guò)熱而損壞，在
請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D2，本發(fā)明復(fù)合電極壓頭15實(shí)施例中，所述壓頭151的一端還 設(shè)有保護(hù)臺(tái)153,所述保護(hù)臺(tái)153應(yīng)具有較好的耐高溫性及導(dǎo)電性能，使得其 既可與其鄰接的部件能電連通，同時(shí)可將壓頭151與其他部件隔離，以避免壓 頭151直接與其他高溫體相接觸，使壓頭151總是保持較低的溫度，更有效地 防止壓頭151由于過(guò)熱而損壞。所述保護(hù)臺(tái)153可由石墨材料或鴒合金鋼制成，實(shí)踐中可采用用高強(qiáng)石墨材料制作，完全符合保護(hù)臺(tái)153較高的材質(zhì)要求，而 且成本較低，其形狀可為一圓柱體，中間設(shè)有一凹槽，所述壓頭151—端可嵌 合固定于該凹槽內(nèi)(當(dāng)然，亦可采用其他方式固定)。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)容易實(shí)現(xiàn)， 成本較低，隔溫效果較好。
請(qǐng)參閱圖1,本發(fā)明還提供了一種采用上述復(fù)合電極壓頭之放電等離子燒 結(jié)設(shè)備10，所述復(fù)合電極壓頭15為前述所述的結(jié)構(gòu)，與開(kāi)關(guān)脈沖直流電源和 控制單元電連接，與壓力構(gòu)件機(jī)械連接，其分設(shè)上復(fù)合電極壓頭15A和下復(fù)合 電極壓頭15B,呈上下對(duì)應(yīng)設(shè)置，其中所述下復(fù)合電極壓頭15B與一固定于底 架18上之液壓泵16連4妄，可由該液壓泵16帶動(dòng)估丈上下移動(dòng)；所述上復(fù)合電極 壓頭15A固于一上架20上，上架20和底架18通過(guò)兩導(dǎo)桿19固定， 一方面可 使上架20和底架18為一整體，便于上架20和上復(fù)合電極壓頭15A的安裝， 另一方面可為液壓泵16的移動(dòng)導(dǎo)向，保證下復(fù)合電極壓頭15B于位移過(guò)程中 不偏移。本發(fā)明于所述上復(fù)合電極壓頭15A和下復(fù)合電極壓頭15B之間，設(shè)置 有一成型模具13,所述模具13置于一真空室12內(nèi)，所述真空室12置于一支 架11上，并與抽真空系統(tǒng)連接，以保證其真空室112內(nèi)腔符合設(shè)定的真空度要 求。所述上復(fù)合電極壓頭15A、下復(fù)合電極壓頭15B分置于真空室12的上下 兩端。通過(guò)給上復(fù)合電極壓頭15A和下復(fù)合電極壓頭15B通電并其加壓于其上， 大部分電流可通過(guò)電極到達(dá)模具13，可在真空室12內(nèi)對(duì)待加工的原始粉末材 料進(jìn)行壓力燒結(jié)，從而制備出高尺寸精度和均勻性的致密體，完成燒結(jié)過(guò)程。
上述設(shè)備中，由于復(fù)合電極壓頭15中的電極152和壓頭151分別采用不同 的金屬材料制成，且電極152的導(dǎo)電性能優(yōu)于壓頭151的導(dǎo)電性能，故而通電 時(shí)本發(fā)明設(shè)備之兩復(fù)合電極壓頭15的熱損耗顯著降低，可以避免其由于過(guò)熱而 容易損壞其上的壓頭以及真空密封(圖中未示出)，提高了設(shè)備的使用壽命。需 要說(shuō)明的是，下復(fù)合電極壓頭15B上的保護(hù)臺(tái)153兼具有載物臺(tái)的作用，可用 以承載模具13。且上述設(shè)備之抽真空系統(tǒng)、開(kāi)關(guān)脈沖直流電源和控制單元均為 現(xiàn)有技術(shù)，因此不再逐一介紹。
請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明放電等離子燒結(jié)設(shè)備10還包括一隔熱屏14,所述所迷隔熱屏14置于真空室12內(nèi)，才莫具13置于隔熱屏14內(nèi)。隔熱屏14的^:置可防 止模具13過(guò)快散熱，以節(jié)省能源的消耗并避免真空室12過(guò)熱。
請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D1，本發(fā)明放電等離子燒結(jié)設(shè)備10于底架18上還設(shè)置有一位 移傳感器17,可檢測(cè)下復(fù)合電極壓頭15B之移動(dòng)距離。
本發(fā)明放電等離子燒結(jié)設(shè)備10運(yùn)行時(shí)，可由壓力系統(tǒng)中液壓泵16推動(dòng)下 復(fù)合電極壓頭15B向上移動(dòng)，所述下復(fù)合電極壓頭15B推動(dòng)置于其上方的模具 13與上復(fù)合電極壓頭15A4姿觸，下復(fù)合電極壓頭15B和上復(fù)合電極壓頭15A 以設(shè)定的壓力加壓模具13,脈沖直流通過(guò)下復(fù)合電極壓頭15B、模具13和上 復(fù)合電極壓頭15A,模具13及熱壓材料由于通電加熱和復(fù)合電極壓頭15的壓 力下完成燒結(jié)工序，控制單元控制整個(gè)燒結(jié)過(guò)程。
以上所述〗叉為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā) 明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種復(fù)合電極壓頭，其特征在于是由具有不同導(dǎo)電性能的壓頭和電極復(fù)合制成，所述電極置于壓頭之內(nèi)，所述電極的導(dǎo)電性能優(yōu)于壓頭的導(dǎo)電性能。
2、 如權(quán)利要求1所述的復(fù)合電極壓頭，其特征在于所述電極的電阻小于 壓頭的電阻。
3、 如權(quán)利要求1所述的復(fù)合電極壓頭，其特征在于所述壓頭由不銹鋼或 錳合金鋼材料制成，所述電極由銅或銅合金材料制成。
4、 如權(quán)利要求1所述的復(fù)合電極壓頭，其特征在于所述復(fù)合電極壓頭內(nèi) 設(shè)有用于降溫的循環(huán)水路。
5、 如權(quán)利要求1所述的復(fù)合電極壓頭，其特征在于所述壓頭的一端還設(shè) 有保護(hù)臺(tái)。
6、 如權(quán)利要求5所述的復(fù)合電極壓頭，其特征在于所述保護(hù)臺(tái)為石墨材 料或鴒合金鋼制成。
7、 一種放電等離子燒結(jié)設(shè)備，其特征在于包括權(quán)利要求l-6所述的用于給放電等離子燒結(jié)設(shè)備上的模具通電和加壓的復(fù)合電極壓頭，所述復(fù)合電極壓 頭分置于模具的兩端。
8、 如權(quán)利要求7所述的一種放電等離子燒結(jié)設(shè)備，其特征在于還包括用 于放電等離子燒結(jié)設(shè)備的安裝支架，真空室，真空系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、開(kāi)關(guān)脈沖 直流電源和控制單元，其中，所述真空室置于支架上，所述復(fù)合電極壓頭分別 置于真空室的上下兩端，所述開(kāi)關(guān)脈沖直流電源和控制單元與復(fù)合電極壓頭電 連接，所迷復(fù)合電極壓頭與液壓系統(tǒng)連接，所述真空室與抽真空系統(tǒng)連接。
9、 如權(quán)利要求8所述的一種放電等離子燒結(jié)設(shè)備，其特征在于還包括用 于防止模具過(guò)快散熱及保護(hù)真空室的隔熱屏，所述隔熱屏裝置于真空室內(nèi)，所 述模具置于隔熱屏內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種復(fù)合電極壓頭，其特征在于是由具有不同導(dǎo)電性能的壓頭和電極復(fù)合制成，所述電極置于壓頭之內(nèi)，所述電極的導(dǎo)電性能優(yōu)于壓頭的導(dǎo)電性能。本發(fā)明還提供了一種放電等離子燒結(jié)設(shè)備，包括上述用于給放電等離子燒結(jié)設(shè)備上的模具通電和加壓的復(fù)合電極壓頭，所述復(fù)合電極壓頭分別置于模具的兩端。采用以上技術(shù)方案后，由于將復(fù)合電極壓頭中的電極和壓頭分別用不同的金屬材料制成，且電極的導(dǎo)電性能優(yōu)于壓頭的導(dǎo)電性能，因此大部分電流都流過(guò)電極，復(fù)合電極壓頭的熱損耗顯著降低，可以避免復(fù)合電極壓頭由于過(guò)熱而容易損壞復(fù)合電極壓頭或壓頭周邊的其他部件的問(wèn)題。
文檔編號(hào)H05B7/00GK101505557SQ20091010591
公開(kāi)日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2009年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月2日
發(fā)明者劉福生, 敖偉琴, 李均欽 申請(qǐng)人:深圳大學(xué)