鎢銅合金生產工藝比較

傳統的鎢銅合金的制備一般采用銅滲和液相燒結方法，但是由于鎢銅互不相溶其燒結性能較差，難以實現完全的燒結致密化，難以形成均勻化的微觀結構，難以靈活地調整鎢銅復合材料的成分。盡管采用超細銅彌散分布的粉末，能較大地改善鎢銅合金的燒結性能，獲得較理想的材料;添加Ni、Co、Fe、Pd等元素，活化燒結也能取得較好的效果(該法對電導、熱導均有負面影響)。但探索新的制備技術以獲得組織和微結構更加合理，性能更為優異的新型鎢銅合金仍是鎢銅合金開發研究中一個十分重要的課題。鎢的熔點很高，因此制備鎢銅合金只能采用粉末冶金方法制備，大致如下:

1、熔浸法

熔浸法是先制備一定密度、強度的多孔基體骨架，再滲以熔點較低的金屬，填充骨架的方法。其機理主要是在金屬液潤濕多孔基體時，在毛細管力作碩士學位論文第一章文獻評述用下，金屬液沿顆粒間隙流動填充多孔骨架孔隙，獲得綜合性能優良的材料，其優點是致密度高，燒結性能好，熱導和電導性能好;缺點是熔浸后需要進行機加工去除多余的金屬銅，增加了機加工費用，降低了成品率。但熔浸法仍是目前制備鎢銅合金中應用最為廣泛的方法〔9一’。]。由于鎢的熔點高，在一般高溫 (<1700℃)下燒結收縮小，難以致密化，又因鎢粉本身硬度高，成形性差，靠模壓難以達到高鎢含量所需要的骨架密度，因此用熔浸法制備鎢銅合金的關鍵技術就是獲得致密的鎢骨架。隨著粉末增塑近凈成形技術的發展和零部件形狀復雜程度的提高，鎢骨架的制備己由單一傳統粉末冶金模壓成形向擠壓成形和注射成形方向發展，主要有:高溫燒結、擠壓成形和注射成形。

2、高溫液相燒結法

由于W、Cu的熔點相差很大，可以采用高溫液相燒結法制備鎢銅合金，通過在銅熔點以上的高溫液相燒結使其致密化。其優點是生產工序簡單易控，缺點是燒結溫度高、燒結時間長、燒結性能差，燒結密度低(只為理論密度的90%-95%)，不能滿足使用要求。為了提高其密度，在液相燒結之后需增加后處理工序:復壓、熱壓、熱鍛等。但這樣增加了工藝的復雜性，使其應用受到限制。A.K.Bhalla等人采用爆炸壓實法制備的鎢銅合金有較好高溫液相燒結效果。采用以上幾種方法所制備的材料性能比較見表1-1。

表1-1不同制備方法制備的W-30Cu的燒結性能

制備方法	相對密度/%	硬度(HV)	電導率IACS%	斷裂強度(MPa)
液相燒結	95	190-215	45	715
復壓	94-95	185-220	45	1080
熱鍛	98-99	200-225	44	-
爆炸壓實	98-99	210-250	45	1340

3、活化液相燒結法

由于高溫液相燒結法不能獲得接近理論密度的鎢銅合金，采用燒結后處理則增加工藝復雜程度和生產成本。而通過加入活化元素來提高燒結活性的活化碩士學位論文第一章文獻評述液相燒結法不僅降低了燒結溫度，縮短了燒結時間，而且使得燒結密度大大提高。J.L.Jolinson和R.M.German等人研究了過渡族元素Pd、Ni、Co、Fe的活化效果。研究結果表明CO、Fe的活化效果最好，能明顯提高鎢銅合金的致密度，當CO含量為0.35%時，在1300℃燒結lh后的燒結性能很好;Ni、Pd的活化效果不明顯，比其在純w粉中的效果差，究其原因是因為Ni、Pd與Cu可以形成無限固溶體，起不到活化效果，而CO、Fe和Cu只形成有限固溶體，在燒結過程中形成的第二相在晶界中析出，形成金屬間化合物，促使鎢的致密化?；罨合酂Y可以獲得較高的相對密度、硬度、斷裂強度等，但是活化劑的加入影響高導電相Cu的導電和導熱性能，顯著降低了該復合材料的導電、導熱性，這對導電、導熱性能要求高的微電子材料來說是不利的，因此制備的材料只適用于制備導電、導熱性要求不高的場合。

4、纖維替代粒子法

用具有一定方向性的纖維替代難熔金屬粉末顆粒(如鎢粉)所制做的復合材料不僅導電、導熱性能高，且能控制難熔金屬在高溫下的氧化飛濺，具有較高的耐蝕性。

5、電弧熔煉法

電弧熔煉法是先用傳統粉末冶金法(混粉一壓制一燒結)將所要求的合金做成電極，再在自耗電弧爐內進行熔化，從而制得晶粒細小、密度偏析小、致密度高以及抗蝕性好的鎢銅合金。

6、固定結構法

對于鎢銅合金，在探索其不同生產工藝的同時，也從改變結構設計進行研究，試圖向形成固定結構的技術方向發展。即根據不同的服役條件，設計成專用的元器件，從而保證質量和使用要求。如當前使用的中空型電觸頭，由于觸頭體存在一空心區，觸頭在接觸電弧時，散熱快、燒損小、壽命較長