CN115216767A - 一种用于铜母线激光熔覆银层的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明专利涉及铜母线的表面处理技术领域，具体涉及一种铜母线激光熔覆银层的工艺。本发明一种铜母线激光熔覆银层的工艺，将待熔覆银层部位以3x3矩阵排列的九宫格划分为9个等面积区，从左到右、从上到下分别为1区、9区、5区、6区、3区、7区、4区、8区、2区；使用二氧化碳气体激光器对待熔覆银层部位九宫格区按照阿拉伯数字顺序依次进行激光熔覆。本发明采用九宫格分区熔覆可控制铜母线的变形，保证铜母线的尺寸精度及形状公差要求，通过此方法将银层和铜母线界面结合力高，不容易脱落，环境因素对稳定性影响较小，此工艺操作简单，可以用于铜母线的现场修复，实现再新制和修复间灵活切换。
Description
技术领域
本发明专利涉及铜母线的表面处理技术领域，具体涉及一种铜母线激光熔覆银层的工艺。
背景技术
发电机母线通常由铜排制成，外部有提高导电性能的镀银层，用于将发电机定子绕组上生成的电能输送至出线母线上。银的抗氧化性高于铜，耐腐蚀性高于铜，即使被氧化后，氧化银的仍然是良好的导体，而氧化铜则不导电。对于铜母线这类连接部件而言，提高其表面的抗氧化、耐腐蚀性能甚至比提高本体的导电率更重要。但随着水轮发电机单机容量的不断增大，而且环境潮湿、散热条件差，使得母线表面氧化、腐蚀，导致接触不良，极大地增大了局部接触电阻，导致母线温度升高银涂层使用一段时间后出现脱落。
目前铜母线表面银层主要采用电镀的方式制备，电镀方式不仅能耗高、对环境造成污染，同时获得的银涂层质量较差，不能用于铜母线的现场修复。
因此，现有技术亟需一种新的技术方案解决铜母线的不能现场修复，银涂层脱落技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铜母线激光熔覆银层的工艺，解决了现有技术中铜母线的不能现场修复，银涂层脱落技术问题。
本发明采用的技术方案如下。
一种用于铜母线激光熔覆银层的工艺，包括以下步骤：
（1）对铜母线表面进行预处理，打磨去除表面氧化物，作为待熔覆银层部位，
（2）对待熔覆银层部位进行清洗，用酒精或丙酮去除表面残余油污，保证银层制备面充分洁净；
（3）使用光纤激光器对待熔覆银层部位进行激光毛化技术预处理，提高激光熔覆银层对光的吸收；
（4）筛选符合要求的银材料，配置银材料悬浮液；
（5）将上述银材料悬浮液刷涂至待熔覆银层部位，干燥后准备激光熔覆；
（6）待熔覆银层部位以3x3矩阵排列的九宫格划分为9个等面积区，从左到右、从上到下分别为1区、9区、5区、6区、3区、7区、4区、8区、2区；
（7）使用二氧化碳气体激光器对待熔覆银层部位九宫格区按照阿拉伯数字顺序依次进行激光熔覆；
（8）对熔覆银层部位进行打磨，得到满足要求的银层。
进一步的，上述步骤（3）中的激光毛化技术预处理工艺参数：功率150-200w，光斑直径0.1mm，扫描速度1000-2000mm/min，作用时间为3-6ms，作用次数为111-165次/min。
进一步的，上述步骤（4）中所述的银材料纯度至少为99.9%银，银材料粉末粒度为300nm—500nm。
进一步的，上述步骤（4）中所述银材料悬浮液，其中，混合溶剂为PVB有机溶液与无水乙醇按照质量比为3:100-4:100范围内的比例配置。
进一步的，上述步骤（4）中所述银材料悬浮液，其中，混合溶剂与银材料质量比为1:1-6:5。
进一步的，上述步骤（7）中激光熔覆工艺参数为波长515nm，功率500-1500w，圆光斑直径：1.8-2.4mm，扫描速度：500-2000mm/min，搭接率：15-40%，熔池保护气高纯氩气18-25L/min。
进一步的，上述步骤（7）中待熔覆银层部位在每个分区内采用行二次叠加方式进行扫描。
进一步的，上述步骤（7）中熔覆银层的厚度为0.1～0.5mm。
进一步的，上述步骤（8）中经过打磨处理的银层，平整度不大于0.05mm、粗糙度小于Ra1.6。
本发明相对于现有技术所带来的有益技术效果。
1、本发明采用九宫格分区熔覆可控制铜母线的变形，保证铜母线的尺寸精度及形状公差要求。
2、通过此方法将银层和铜母线界面结合力高，不容易脱落，环境因素对稳定性影响较小。
3.、此工艺操作简单，可以用于铜母线的现场修复，实现再新制和修复间灵活切换。
附图说明
图1 铜母线表面熔覆分区及熔覆顺序。
图2熔覆分区内二次叠加扫描示意图。
图3为铜母线熔覆后表面银层截面形貌。
具体实施方式
实施例1：铜母线激光熔覆银层的工艺。
1、对铜母线表面进行打磨和清除油污，打磨去除表面氧化物，作为待熔覆银层部位，用酒精或丙酮去除表面残余油污，保证银层制备面充分洁净。采用光纤激光器对待熔覆银层部位进行激光毛化技术预处理，提高激光熔覆银层对光的吸收，功率200w，光斑直径0.1mm，扫描速度1000mm/min，作用时间为3ms，作用次数为165次/min。
2、选择纯度99.9%、粒度为300nm的纳米银粉末。采用PVB与无水乙醇3:100配比在室温下进行配置，配置后悬浮液与银材料采用质量1:1比例进行混合，混合后的悬浮液密封在棕色玻璃瓶内。采用毛刷在毛化后的铜母线表面进行银悬浮液的刷涂，共刷涂3层，刷涂后室温干燥大于30℃后采用样板检测没有局部高点后进行激光熔覆。
3、激光熔覆时，确认银材料已完成在铜母线表面预制和干燥，首先对每个待熔覆的铜母线平面进行九宫格划分采用如图1所示的格局和数字顺序依次进行熔覆，其次在每个格内采用双层堆叠的方法熔覆，图2熔覆分区内二次叠加扫描示意图。采用的工艺参数如下：波长515nm，功率1500w，圆光斑直径：1.8mm，扫描速度：2000mm/min，搭接率：40%，熔池保护气高纯氩气25L/min。熔覆银层的厚度为0.5mm。熔覆后检测铜母线无变形，对其取样分析看铜母线与银层的截面如图3所示，从图中可看到银层和铜母线基体界面实现了良好的冶金结合，其次银层内部没有任何的裂纹、夹杂和气孔等缺陷冶金质量非常好，厚度为0.19mm。
4、熔覆后银层表面平整，着色探伤无裂纹，进行轻微的打磨处理获得平整度不大于0.05mm粗糙度小于Ra1.6的银涂层。
实施例2。
1、对铜母线表面进行打磨和清除油污，打磨去除表面氧化物，作为待熔覆银层部位，用酒精去除表面残余油污，保证银层制备面充分洁净。采用光纤激光器对待熔覆银层部位进行激光毛化技术预处理，提高激光熔覆银层对光的吸收，功率150w，光斑直径0.1mm，扫描速度2000mm/min，作用时间为6ms，作用次数为111次/min。
2、选择纯度99.9%、粒度为500nm的纳米银粉末。采用PVB与无水乙醇4:100配比在室温下进行配置，配置后悬浮液与银材料采用质量6:5比例进行混合，混合后的悬浮液密封在棕色玻璃瓶内。采用毛刷在毛化后的铜母线表面进行银悬浮液的刷涂，共刷涂3层。刷涂后室温干燥大于30℃后采用样板检测没有局部高点后进行激光熔覆。
3、激光熔覆时，确认银材料已完成在铜母线表面预制和干燥，首先对每个待熔覆的铜母线平面进行九宫格划分采用如图1所示的格局和数字顺序依次进行熔覆，其次在每个格内采用双层堆叠的方法熔覆，图2熔覆分区内二次叠加扫描示意图。采用的工艺参数如下：波长515nm，功率500w，圆光斑直径：2.4mm，扫描速度：500mm/min，搭接率：15%，熔池保护气高纯氩气18L/min。熔覆银层的厚度为0.1mm。熔覆后检测铜母线无变形，银层和铜母线基体界面实现了良好的冶金结合，其次银层内部没有任何的裂纹、夹杂和气孔等缺陷冶金质量非常好。
4、熔覆后银层表面平整，着色探伤无裂纹，进行轻微的打磨处理获得平整度不大于0.05mm粗糙度小于Ra1.6的银涂层。
Claims (9)
1.一种用于铜母线激光熔覆银层的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）对铜母线表面进行预处理，打磨去除表面氧化物，作为待熔覆银层部位，
（2）对待熔覆银层部位进行清洗，用酒精或丙酮去除表面残余油污，保证银层制备面充分洁净；
（3）使用光纤激光器对待熔覆银层部位进行激光毛化技术预处理，提高激光熔覆银层对光的吸收；
（4）筛选符合要求的银材料，配置银材料悬浮液，
（5）将上述银材料悬浮液刷涂至待熔覆银层部位，干燥后准备激光熔覆；
（6）待熔覆银层部位以3x3矩阵排列的九宫格划分为9个等面积区，从左到右、从上到下分别为1区、9区、5区、6区、3区、7区、4区、8区、2区；
（7）使用二氧化碳气体激光器对待熔覆银层部位九宫格区按照阿拉伯数字顺序依次进行激光熔覆；
（8）对熔覆银层部位进行打磨，得到满足要求的银层。
2.根据权利要求1所述用于铜母线激光熔覆银层的工艺，其特征在于，上述步骤（3）中的激光毛化技术预处理工艺参数：功率150-200w，光斑直径0.1mm，扫描速度1000-2000mm/min，作用时间为3-6ms，作用次数为111-165次/min。
3.根据权利要求1所述用于铜母线激光熔覆银层的工艺，其特征在于，上述步骤（4）中所述的银材料纯度至少为99.9%银，银材料粉末粒度为300nm—500nm。
4.根据权利要求1所述用于铜母线激光熔覆银层的工艺，其特征在于，上述步骤（4）中所述银材料悬浮液，其中，混合溶剂为PVB有机溶液与无水乙醇按照质量比为3:100-4:100范围内的比例配置。
5.根据权利要求1所述用于铜母线激光熔覆银层的工艺，其特征在于，上述步骤（4）中所述银材料悬浮液，其中，混合溶剂与银材料质量比为1:1-6:5。
6.根据权利要求1所述用于铜母线激光熔覆银层的工艺，其特征在于，上述步骤（7）中激光熔覆工艺参数为波长515nm，功率500-1500w，圆光斑直径：1.8-2.4mm，扫描速度：500-2000mm/min，搭接率：15-40%，熔池保护气高纯氩气18-25L/min。
7.根据权利要求1所述用于铜母线激光熔覆银层的工艺，其特征在于，上述步骤（7）中待熔覆银层部位在每个分区内采用行二次叠加方式进行扫描。
8.根据权利要求1所述用于铜母线激光熔覆银层的工艺，其特征在于，上述步骤（7）中熔覆银层的厚度0.1-0.5mm。
9.根据权利要求1所述用于铜母线激光熔覆银层的工艺，其特征在于，上述步骤（8）中经过打磨处理的银层，平整度不大于0.05mm、粗糙度小于Ra1.6。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20221021 |
|
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