鎢銅複合粉末製備

鎢銅複合粉末製備的超細彌散鎢銅複合粉末中每一個顆粒是由銅相和鎢相組成,其中鎢相以包覆銅相的形式存在,可以達到接近全緻密的具有高導熱導電性能的鎢銅複合製品。對氧化物粉末進行短時高能球磨,快速細化氧化物粉末粒度,經燒結具有均勻的鎢相和銅相分佈,並且在燒結中可以減少銅相的揮發和損失。製品的最終燒結密度不小於理論密度的99%。

鎢銅複合粉末製備方法特徵

鎢銅複合粉末製備包括鎢銅複合氧化物前驅物的製備、高能球磨氧化物粉末的還原、鎢銅複合粉末的燒結等步驟,具體工藝流程如下:

1、鎢銅複合氧化物前驅物的製備

將鎢粉和銅粉按照W-2-30Cu wt%在混料機中混合均勻,在馬費爐中空氣氣氛中在650℃-700℃氧化,得到由CuWO4和WO3組成的混合物,氧化後的混合粉末在高能球磨機中球磨0~12h;

不同球磨劑球磨後氧化物粉末粒度變化(W-20Cu wt%)

球磨時間(h)

酒精

空氣

0

3.99

3.99

4

1.28

1.71

8

0.93

1.65

12

0.33

1.8

不同球磨劑球磨後氧化物粉末比表面變化(W-20Cu wt%)

球磨時間(h)

酒精

空氣

0

0.33

0.33

4

5.32

0.71

8

10.45

0.8

12

18.98

0.9

2、高能球磨氧化物粉末的共還原

球磨後粉末在H2氣氛還原,還原溫度為650℃-750℃,經還原後的粉末呈現不規則形狀,並且是以鎢相包覆銅相的形式存在。複合粉末粒度、氧含量隨氧化物粉末球磨時間的變化如下表所示:

複合粉末粒度、氧含量隨氧化物粉末球磨時間的變化(酒精球磨10h,還原溫度700℃)

球磨時間(h)

複合粉末粒度(um)

比表面m2/g

複合粉末氧含量ppm

0

1.51

0.65

450

4

0.82

2.35

300

8

0.50

8.56

250

12

0.47

12.35

200

3、鎢銅混合粉末的燒結

還原粉末經壓制得50%~55%相對密度的壓坯,在1150℃-1600℃燒結。本發明在固相燒結階段降低升溫速度可以得到高的燒結密度而且幾乎能完全消除銅的溢出。具體的最終燒結溫度隨複合粉末中銅含量的變化而變化。如表所示為其燒結溫度和最終燒結密度。

不同銅含量的複合粉末最佳燒結溫度及最終密度(氧化物酒精濕磨10h,燒結時間1h)

銅含量wt%

燒結溫度℃

最終燒結相對密度%

20~25

1150~1200

>99.4

15~20

1200~1250

>99.1

10~15

1250~1300

>98.6

5~10

1300~1350

>98.4

2~5

1350~1600

>98.1

以上方法的特徵在於所用鎢粉為還原鎢粉或其他較為純淨的鎢粉末,所用銅粉為電解銅或還原銅粉;並且是採用酒精作為球磨介質。
鎢銅複合粉末製備方法是在減少最終產品中各種雜質的含量的同時提高粉末燒結密度以獲取產品的最終性能。對氧化物粉末進行短時高能球磨,快速細化氧化物粉末粒度,製備出高分散的超細鎢銅包覆粉末,經燒結具有均勻的鎢相和銅相分佈,並且在燒結中可以減少銅相的揮發與損失。該粉末壓坯經燒結後礦業達到接近全緻密的具有高導熱導電性能的鎢銅製品。本方法的另一個優點在於所生成的鎢包銅粉末可以在隨後的高溫液相燒結過程中避免銅的揮發與洩露而導致的成分組織控制不准,避免最終產品性能的降低。

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