专利名称：一种复合电极压头及放电等离子烧结设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种复合电极压头以及含有该复合电极压头的放电等离子烧结 设备。
背景技术：
放电等离子烧结是目前世界上用于制备功能材料的最先进的烧结技术之 一，广泛应用于纳米材料、磁性材料、电子材料、精细陶瓷、非晶合金、硬质 合金及复合材料的快速、高品位烧结，是新型功能材料研究开发和生产的理想 设备，是传统烧结炉的理想替代品。放电等离子烧结一般采用开关脉冲直流通 电加热方式，使材料自身直接加热进行烧结，直流电脉沖作用于微粒子层面， 可以显著提高对许多材料的烧结活动，具有升温速度快、烧结时间短、高效节 能、烧结体品位高等优点。电极压头是放电等离子烧结设备中的重要部件，现 有放电等离子烧结设备的电极压头采用一种材质制成，出于电极压头高温强度 的考虑，其一般采用合金钢制成，由于合金钢的电阻较大，故而电极压头的电 阻较大，电流通过电极压头到达模具时，会使电极压头具有较大的热损耗而被 损坏，而且也会由于过热而损坏电极压头上的真空密封。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合电极压头，旨在解决现有电极压头热损耗 大和由于过热而容易损坏的问题。
本发明的另一目的在于提供了一种放电等离子烧结设备，旨在解决现有设 备中电极压头电阻较大，通电时热损耗大，导致其容易损坏真空密封及压头的 问题。
本发明是这样实现的， 一种复合电极压头，其是由具有不同导电性能的压头和电极复合制成，所述电极置于压头之内，所述电极的导电性能优于压头的 导电性能。
优选地，所述电极的电阻小于压头的电阻。
优选地，所述压头由不锈钢或锰合金钢材料制成，所述电极由铜或铜合金 材料制成。
进一步地，所述压头内设有用于降温的循环水^各。 进一步地，所述压头的一端还设有保护台。 优选地，所述保护台为石墨材料或鴒合金钢制成。
本发明还提供了 一种放电等离子烧结设备，包括上述用于给放电等离子烧 结设备上的模具通电和加压的复合电极压头，所述复合电极压头分别置于模具 的两端。
进一步地，放电等离子烧结设备还可包括用于放电等离子烧结设备的安装 支架，真空室，真空系统、液压系统、开关脉冲直流电源和控制单元，其中， 所述真空室置于支架上，所述复合电极压头分别置于真空室的上下两端，所述 开关脉冲直流电源和控制单元与复合电极压头电连接，所述复合电极压头与液 压系统连接，所述真空室与抽真空系统连接。
进一步地，放电等离子烧结设备还包括用于防止模具过快散热及保护真空 室的隔热屏，所述隔热屏装置于真空室内，所述^^莫具置于隔热屏内。
有别于现有技术，本发明由于将电极和压头分别用不同的金属材料制成复 合电极压头，且电极的导电性能优于压头的导电性能，因此在用作放电烧结设 备元件时，大部分电流都通过电极到达模具，可使压头的热损耗显著降低，因 此可以避免压头由于过热而容易损坏之缺陷，同时还可解决压头周边部件的真 空密封问题，故而提高了产品的使用寿命，降低了使用成本。
图1是本发明实施例提供的一种放电等离子烧结设备的主视示意图。
图2是本发明实施例提供的复合电极压头的剖视示意图。
具体实施例方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实 施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图2,本发明实施例首先提供了一种复合电极压头15,包括压头151 和电极152,所述电极152置于压头151之内，由压头151将其完全包覆，使 之成为一体，其用于与外接电源连接的连接螺栓1521延伸于压头151之外。所 述压头151和电极152分别采用不同材质的金属材料制成，其中所述电极152 可由导电导热性能较好金属银、铜或它们的合金制成，本发明实施例电极152 的材质可采用金属铜或其合金，能保证其良好的导电导热性能，相比起金属银， 其又比较廉价。由于压头151在其应用过程中需将压力传递到加工件上，因此， 压头151要有一定的高温强度，本发明压头151采用不锈钢或合金钢材料便能 达到上述要求，不锈钢材料具有的导电性和不易生锈的性能，既能保证压头151 的高温强度，又可延长产品的使用寿命。本发明复合电极压头15由于铜或铜合 金之电阻远小于不锈钢或锰合金钢的电阻，可使得电极152的导电性能应优于 压头151的导电性能。通电后，大部分电流通过电极152，压头151的热损耗 显著降低，使整个复合电极压头15的发热量较小，可以避免复合电极压头15 由于过热而损坏，/人而实现了本发明的目的。
进一步地，请参阅图2，所述复合电极压头15之内还可设有用于冷却的循 环水路154，所述循环水路154为常规的循环通道结构，设于压头151内，其 可以冷却复合电才及压头15,更好地防止复合电才及压头15由于过热而损坏，在
请再参阅图2，本发明复合电极压头15实施例中，所述压头151的一端还 设有保护台153,所述保护台153应具有较好的耐高温性及导电性能，使得其 既可与其邻接的部件能电连通，同时可将压头151与其他部件隔离，以避免压 头151直接与其他高温体相接触，使压头151总是保持较低的温度，更有效地 防止压头151由于过热而损坏。所述保护台153可由石墨材料或鴒合金钢制成，实践中可采用用高强石墨材料制作，完全符合保护台153较高的材质要求，而 且成本较低，其形状可为一圆柱体，中间设有一凹槽，所述压头151—端可嵌 合固定于该凹槽内(当然，亦可采用其他方式固定)。这种结构设计容易实现， 成本较低，隔温效果较好。
请参阅图1,本发明还提供了一种采用上述复合电极压头之放电等离子烧 结设备10，所述复合电极压头15为前述所述的结构，与开关脉冲直流电源和 控制单元电连接，与压力构件机械连接，其分设上复合电极压头15A和下复合 电极压头15B,呈上下对应设置，其中所述下复合电极压头15B与一固定于底 架18上之液压泵16连4妄，可由该液压泵16带动估丈上下移动；所述上复合电极 压头15A固于一上架20上，上架20和底架18通过两导杆19固定， 一方面可 使上架20和底架18为一整体，便于上架20和上复合电极压头15A的安装， 另一方面可为液压泵16的移动导向，保证下复合电极压头15B于位移过程中 不偏移。本发明于所述上复合电极压头15A和下复合电极压头15B之间，设置 有一成型模具13,所述模具13置于一真空室12内，所述真空室12置于一支 架11上，并与抽真空系统连接，以保证其真空室112内腔符合设定的真空度要 求。所述上复合电极压头15A、下复合电极压头15B分置于真空室12的上下 两端。通过给上复合电极压头15A和下复合电极压头15B通电并其加压于其上， 大部分电流可通过电极到达模具13，可在真空室12内对待加工的原始粉末材 料进行压力烧结，从而制备出高尺寸精度和均匀性的致密体，完成烧结过程。
上述设备中，由于复合电极压头15中的电极152和压头151分别采用不同 的金属材料制成，且电极152的导电性能优于压头151的导电性能，故而通电 时本发明设备之两复合电极压头15的热损耗显著降低，可以避免其由于过热而 容易损坏其上的压头以及真空密封(图中未示出)，提高了设备的使用寿命。需 要说明的是，下复合电极压头15B上的保护台153兼具有载物台的作用，可用 以承载模具13。且上述设备之抽真空系统、开关脉冲直流电源和控制单元均为 现有技术，因此不再逐一介绍。
请参阅图1，本发明放电等离子烧结设备10还包括一隔热屏14,所述所迷隔热屏14置于真空室12内，才莫具13置于隔热屏14内。隔热屏14的^:置可防 止模具13过快散热，以节省能源的消耗并避免真空室12过热。
请再参阅图1，本发明放电等离子烧结设备10于底架18上还设置有一位 移传感器17,可检测下复合电极压头15B之移动距离。
本发明放电等离子烧结设备10运行时，可由压力系统中液压泵16推动下 复合电极压头15B向上移动，所述下复合电极压头15B推动置于其上方的模具 13与上复合电极压头15A4姿触，下复合电极压头15B和上复合电极压头15A 以设定的压力加压模具13,脉沖直流通过下复合电极压头15B、模具13和上 复合电极压头15A,模具13及热压材料由于通电加热和复合电极压头15的压 力下完成烧结工序，控制单元控制整个烧结过程。
以上所述〗叉为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。
权利要求
1、一种复合电极压头，其特征在于是由具有不同导电性能的压头和电极复合制成，所述电极置于压头之内，所述电极的导电性能优于压头的导电性能。
2、 如权利要求1所述的复合电极压头，其特征在于所述电极的电阻小于 压头的电阻。
3、 如权利要求1所述的复合电极压头，其特征在于所述压头由不锈钢或 锰合金钢材料制成，所述电极由铜或铜合金材料制成。
4、 如权利要求1所述的复合电极压头，其特征在于所述复合电极压头内 设有用于降温的循环水路。
5、 如权利要求1所述的复合电极压头，其特征在于所述压头的一端还设 有保护台。
6、 如权利要求5所述的复合电极压头，其特征在于所述保护台为石墨材 料或鴒合金钢制成。
7、 一种放电等离子烧结设备，其特征在于包括权利要求l-6所述的用于给放电等离子烧结设备上的模具通电和加压的复合电极压头，所述复合电极压 头分置于模具的两端。
8、 如权利要求7所述的一种放电等离子烧结设备，其特征在于还包括用 于放电等离子烧结设备的安装支架，真空室，真空系统、液压系统、开关脉冲 直流电源和控制单元，其中，所述真空室置于支架上，所述复合电极压头分别 置于真空室的上下两端，所述开关脉沖直流电源和控制单元与复合电极压头电 连接，所迷复合电极压头与液压系统连接，所述真空室与抽真空系统连接。
9、 如权利要求8所述的一种放电等离子烧结设备，其特征在于还包括用 于防止模具过快散热及保护真空室的隔热屏，所述隔热屏装置于真空室内，所 述模具置于隔热屏内。
全文摘要
本发明涉及一种复合电极压头，其特征在于是由具有不同导电性能的压头和电极复合制成，所述电极置于压头之内，所述电极的导电性能优于压头的导电性能。本发明还提供了一种放电等离子烧结设备，包括上述用于给放电等离子烧结设备上的模具通电和加压的复合电极压头，所述复合电极压头分别置于模具的两端。采用以上技术方案后，由于将复合电极压头中的电极和压头分别用不同的金属材料制成，且电极的导电性能优于压头的导电性能，因此大部分电流都流过电极，复合电极压头的热损耗显著降低，可以避免复合电极压头由于过热而容易损坏复合电极压头或压头周边的其他部件的问题。
文档编号H05B7/00GK101505557SQ20091010591
公开日2009年8月12日 申请日期2009年3月2日 优先权日2009年3月2日
发明者刘福生, 敖伟琴, 李均钦 申请人:深圳大学