[发明专利]一种超声辅助打印金属表面膜的装置及方法

说明书

一种超声辅助打印金属表面膜的装置及方法，它涉及一种打印金属表面膜的装置及方法。本发明为了解决现有技术存在铺放量难以控制，只适合于制备薄厚不均的金属层，不适合于制备均匀的金属膜的问题；所制备的金属涂层的表面平整度不高，存在气孔缺陷；以及存在较大残余应力，易降低其可靠性，甚至产生涂层剥离的问题。本发明将颗粒或块状的金属作为原材料放置于储料筒内，加热熔化后，施加一定的气压，气体挤压力使液态金属向喷头处流动，流出喷头后，在超声的作用下实现破除液态金属表面的氧化膜和待打印材料表面实现连接，然后在未加热的碾压头作用下，金属膜开始凝固，半固态下的金属膜在超声碾压下表面被碾压平整。本发明用于打印金属表面膜。

技术领域

本发明涉及一种打印金属表面膜的装置及方法，具体涉及一种超声辅助打印金属表面膜的装置及方法，属于金属加工技术领域。

背景技术

在陶瓷、金属或复合材料表面进行金属化，可以极大改善材料的焊接性能，目前已在电子封装等领域得到了广泛应用。表面金属化的方法主要分为两种，化学方法(包括电化学方法)和物理方法。化学方法包括：化学气相沉积法(CVD)、液相生成法、氧化法、扩散法、电镀法等。物理方法包括：真空热蒸发法、直流溅射、磁控溅射法、射频溅射、脉冲激光沉积、分子束外延生长法等。以上方法的普遍存在生产周期长、生产成本高、金属膜的结合力低等问题。尤其是材料表面镀镍的金属化方法，是目前应用比较广泛的，然而该方法由于其环境污染问题，目前已在很多应用中被限制。因此，目前需要一种能够在低温下制备金属膜的装置与方法。

中国发明专利CN201810621923.7公开了一种陶瓷表面超声压印金属化的装置和方法，该专利所用的金属材料是以金属粉或丝形式直接送或将金属粉末预铺到母材表面，加热并保温，再将超声波输入熔融金属中，在声空化和声流效应作用下促进液态金属与母材的润湿与冶金结合。

中国发明专利CN200710072613.6公开了铝合金及其复合材料旋转摩擦表面涂覆钎料方法，该专利采用带有锯齿形断面的搅拌摩擦头压在预放置熔融钎料中，施加压力并旋转摩擦母材表面，去除其表面的氧化膜，然后刮掉预放置的熔融钎料再涂覆新的钎料进行超声辅助下零件的钎焊。

中国发明专利CN200810064471.3公开了钛合金与铝合金或铝基复合材料超声预涂覆钎料的钎焊方法，该专利在待焊区域放置熔融钎料后，在钎料层上放置钛合金板，通过超声工具头将超声施加于钛板上，钛板与母材之间的熔融钎料在超声作用下与铝合金或铝基复合材料发生润湿与结合，冷却后打磨平整钎料层，最后进行超声辅助钎焊。

存在的问题：

(1)所采用的金属或以固态粉末、细丝，或以熔融钎料的方式铺放在待焊接处，铺放量难以控制，只适合于制备薄厚不均的金属层，不适合于制备均匀的金属膜；

(2)所制备的金属涂层的表面平整度不高，必须经过精密加工才能使用，否则，易在钎焊过程中导致夹气，造成气孔缺陷；

(3)金属层与陶瓷金属之间的热膨胀系数差异大，存在较大残余应力，易降低其可靠性，甚至产生涂层剥离。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术存在的：(1)采用的金属或以固态粉末、细丝，或以熔融钎料的方式铺放在待焊接处，铺放量难以控制，只适合于制备薄厚不均的金属层，不适合于制备均匀的金属膜的问题；(2)所制备的金属涂层的表面平整度不高，必须经过精密加工才能使用，否则，易在钎焊过程中导致夹气，造成气孔缺陷的问题；(3)金属层与陶瓷金属之间的热膨胀系数差异大，存在较大残余应力，易降低其可靠性，甚至产生涂层剥离的问题。进而提供一种超声辅助打印金属表面膜的装置及方法。