一種低溫燒結鎢骨架製備鎢銅合金的方法
2024-04-01 16:57:05 1
一種低溫燒結鎢骨架製備鎢銅合金的方法
【專利摘要】本發明公開了一種低溫燒結鎢骨架製備鎢銅合金的方法，採用純度為99.9%、粒度為1~7μm的鎢粉，和佔所用粉末總質量百分比5%~20%、粒度為1~15μm的WOx粉，溼磨均勻混合後乾燥過篩。混合粉通過等靜壓成型得到壓坯，燒結得到鎢骨架後，計算滲銅量，將純度>99.5%的純銅板裁成與骨架表面尺寸相同的銅片置於鎢骨架上，放入管式爐中，在氫氣的氛圍下升溫至1200~1400℃進行滲銅，所得鎢銅合金的銅為15wt%~40wt%、餘量為鎢，且具有98%以上的高緻密度，適合於電觸頭和電極材料、電子封裝材料、高溫發汗材料等。
【專利說明】一種低溫燒結鎢骨架製備鎢銅合金的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鎢銅複合材料的製備，特別提供了一種低溫燒結鎢骨架製備鎢銅合金的方法。
【背景技術】
[0002]鎢銅合金是一種由體心立方結構的鎢顆粒和面心立方結構的銅粘結相組成的既不互相固溶也不形成金屬間化合物的一種複合材料，通常被稱為偽合金或假合金。它綜合了鎢和銅各自的特性，如高的高溫強度、高的導電導熱性、好的抗電蝕性、較高的硬度、低的熱膨脹係數和一定的塑性等，並且可以通過其組成比例的改變，控制和調整它們各個相應的機械和物理的性能。此外，鎢銅複合材料兼具鎢、銅的優點，可以滿足許多領域材料的使用要求。如:鎢的抗熔焊性能和抗侵蝕能力好，銅的導電性能好，兩者結合用於真空斷路器，可以滿足真空斷路器大容量開斷要求；鎢的線膨脹係數小，銅的導熱性能好，鎢銅複合材料用作大規模集成電路和微波器件中的散熱元件，可以有效減少因散熱不足和線膨脹係數差異導致的應力問題，延長電子元件的使用壽命。因此，它可以廣泛應用於航天、電子、機械、電器等各個工業部門，特別是一些高技術的領域。
[0003]熔滲法製備鎢銅材料是先製備具有一定密度和強度的多孔鎢骨架，再滲以熔點相對較低的銅，利用毛細管作用使銅填充入鎢骨架中，從而形成緻密的鎢銅複合材料。熔滲法製備鎢銅複合材料的關鍵之一是製備結構均勻、對銅的潤溼性好、雜質含量少、具有一定數量連通孔隙的鎢骨架。為了使鎢骨架具備網絡結構，通常採用鎢骨架高溫預燒結法，它是先將鎢粉在較低的壓力下壓製成相對密度較低的生坯，然後在2000°C左右的溫度下經較長時間燒結，得到所需相對密度的鎢骨架。該工藝的不足之處是燒結溫度高，燒結時間長，閉孔較多，熔滲後的鎢銅複合材料相對密度較低，能耗大，對設備的要求高，工藝難於控制。由於鎢與銅之間幾乎沒有溶解度且銅對鎢的潤溼性差，採用熔滲法製備高銅含量的鎢銅合金時，所得鎢骨架強度與合金緻密度均較低。而在鎢中添加Fe、Co、Ni等活化元素，雖然能改善鎢骨架燒結，但會大大降低鎢銅材料的導電和導熱性能。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題在於提供一種低溫燒結鎢骨架製備銅為15wt%~40wt%、餘量為鎢的鎢銅合金的方法，其可以獲得98%以上的高緻密度，適合於電觸頭和電極材料、電子封裝材料、高溫發汗材料等。
[0005]為解決上述技術問題，本發明的技術解決方案是:
一種低溫燒結鎢骨架製備鎢銅合金的方法，其製備過程如下:
在鎢粉中加入佔所用(鎢粉+WO2)粉末總質量百分比5%~20%的WOx粉，溼磨均勻混合6~8小時；
混合粉乾燥過篩後，在15(T200MPa的壓力下等靜壓成型，得到壓坯；
將壓坯置於管式爐中，在幹氫氣保護下在130(Tl50(rC保溫2~2.5小時進行燒結，得到鎢骨架；
測定燒結後骨架的質量Μ、體積V，則骨架的實際密度
【權利要求】
1.一種低溫燒結鎢骨架製備鎢銅合金的方法，其特徵在於其製備過程如下: 在鎢粉中加入佔所用鎢粉+WOx粉末總質量百分比5%~20%的WOx粉，溼磨均勻混合6~8小時； 混合粉乾燥過篩後，在15(T200MPa的壓力下等靜壓成型，得到壓坯； 將壓坯置於管式爐中，在幹氫氣保護下在130(Tl50(rC保溫2~2.5小時進行燒結，得到鎢骨架； 測定燒結後骨架的質量Μ、體積V，則骨架的實際密度^=#，計算其孔隙度2 =,進而計算滲銅量m =-1XfrXpai ,其中Pw為鶴的理論密度、Pcu為銅的理論
Pw密度； 根據上述公式計算 骨架所需滲銅量，並以滲銅量的1.1.2倍將純銅板裁成與骨架表面尺寸相同的銅片； 將銅片置於鎢骨架上，放入管式爐中，在氫氣的氛圍下升溫至120(Tl40(rC進行滲銅，保溫廣2小時即得到銅的質量百分比為15%~40%、餘量為鎢的鎢銅合金。
2.根據權利要求1所述的一種低溫燒結鎢骨架製備鎢銅合金的方法，其特徵在於:所用鎢粉純度為99.9%、粒度為f 7 μ m ;所用WOx粉粒度為f 15 μ m。
3.根據權利要求1所述的一種低溫燒結鎢骨架製備鎢銅合金的方法，其特徵在於:所用銅板純度>99.5%。
【文檔編號】C22C1/08GK103981389SQ201410204907
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月15日 優先權日:2014年5月15日
【發明者】許龍山, 劉興軍, 林麗璀, 胡柏新, 吳玉蓉 申請人:廈門理工學院