钨铜合金制备工艺

钨铜合金制备工艺

钨铜复合材料的制备工艺

钨、铜的熔点相差很大,钨的熔点高于铜的沸点且钨铜不互溶,一般的熔炼方法难以生产钨铜合金,目前只有粉末冶金才能使钨铜复合材料制造成为现实。其制取方法主要分为两大类:熔渗法和直接烧结法。近年来,由于纳米技术的飞速发展,直接烧结获得了很大的发展。

熔渗法

熔渗法分为高温烧结钨骨架后渗铜和低温烧结部分混合粉后渗铜两种方法。

高温烧结钨骨架法

W粉+0.1%~0.5%粘结剂——压制成形——脱除粘结剂——预烧结——高温烧结——渗铜,此方法可以制得相对密度>99.2%钨铜材料。由于采用高温烧结,所以W还原很充分,低熔点杂质难还原的低价氧化物都可以通过挥发和热分解除去。钨铜材料的含氧量很低,纯度较高,高温烧结方法适宜制造铜的质量分数不大于15%的钨铜材料。利用高温烧结方法制造的材料相对密度高,综合性能好。高温烧结钨骨架法的唯一缺点就是生产工艺周期长且复杂,生产成本较高。

部分混合粉烧结渗铜法

部分混合粉烧结渗铜法的工艺大致有以下两种:

a.W粉+2%~6……Cu粉+0.5%~2.5%添加剂(一般为镍粉)——压制成形——烧结——渗铜
此种方法工艺流程简单,适宜于制造Cu>20%的钨铜复合材料。种种方法生产的钨铜材料,铜沿着钨晶界分布,钨骨架强度不如高温烧结法,如用此法对原材料成分要求过高,否则产品会含有较多的杂质和气体。
b.W粉——+2.5%Cu粉+硬脂酸——加入到适量融化的复合黏贴剂中(含35%聚丙烯、60%石蜡、5%硬脂酸)——冷却制粒注射形成——庚烷中脱粘结剂——以3C%/min加热到500C,以10C/min加热到900C——冷却后转入高温烧结炉——以10C/min加热到1030C——以10C/min加热到1200-16200C熔浸——冷却到室温。

直接烧结法

顾名思义,直接烧结法是将所需成分的钨和铜的混合粉压制成形后直接烧结得产品。根据所用混合粉制取方法的不同,主要有混合氧化物共还原法和机械合金化等工艺;按粉末粒度大小不同,机械合金粉又分为一般机械合金化粉和机械合金化纳米粉;另外还有液相活化烧结法。以前这种工艺烧结后得到的钨铜材料密度较低(相对密度小于97%),尤其是Cu小于15%,的材料更为严重,因此一般无法直接应用。近年来,由于制粉方法及粉的预处理方法改进,可以得到密度高的烧结产品(相对密度大于99%),因此引起普遍关注并获得迅速发展。

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