钨铜复合材料的制备技术

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先将钨粉或添加混合有少量诱导铜粉的钨粉制成压坯 ， 然后在还原气氛或真空 中， ９０ ９０ 在 ０ ℃一 ５ ℃ 条件下预烧结．获得一定强度 的多孔钨骨架 。将块状 ｃ ， ｕ金属或压制好 的 ｃ 坯 放置到多孔钨骨架上面 ｕ 或下面，在高于 Ｃｌ ｌ 熔点 以上的温度进行烧结称为熔渗 ，如图 １ 所示 ；而将多孔钨骨架全部浸没到熔点 较低的 ｃ 熔液中得到致密产品的方法称为熔浸。 ｕ 铜熔液在多孔钨骨架 的毛细管作用下 ， （ ） 渗 浸 人钨骨架的孔隙中， 形成铜网络分布。熔渗密度一 般为理论密度的 ９ ％～ ８ ７ ９ ％，因为烧结骨架 中总存在着极少量的封闭孔隙不能被熔渗金属填充 ，熔渗后
钨铜复合材料是以高熔点 ， 高硬度 的钨粉和高塑性 、 高导电、 高导热的铜粉为原材料 ， 利用粉末冶 金方法制备的两相复合材料。 它具有高的导电导热性 、 良好 的耐 电弧侵蚀性 、 抗熔焊性 、 低的膨胀系数 、 较高的强度和硬度等优点， 广泛用于真空开关电器 、电加工 电极 、电子封装及热沉 、 火箭导弹的喷嘴喉 衬及燃气舵 、高密度合金等【 】 １ 。伴随着钨铜复合材料 的新应用 ，对其性能提出了更高 的要求 ，这客观 ０ 上对钨铜复合材料的设计和制备工艺提出了更高的要求 。 许多新的技术 （ 如变形加工 ， 注射成形 ， 定向 快速凝 固等 ） 被应用于钨铜材料的制备【 】 ４。
收 稿 日期 ：２０ ．２２ ０ ７０ ．７
作者简介：金永中 （９ ２ ） １７－，男，四川
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第２ ０卷 第 ５ 期
金 永 中等 ： 铜 复合 材料 的制 备技 术 钨
还可经冷 、 热加工进一步提高密度 。目前 ， 这种工艺 已经在一些大中型高压断路器和真空开关用钨基触 头生 产 中应用 。而熔 浸工艺 技 术难 度 大 ，但 所 制取 的触 头 材料 成分 均 匀 ，性 能 较好 。 １３ 热压 烧 结 ． 热压又称为加压烧结 ，是把粉末装入模腔内，在加压 的同时使粉末 加 热到正 常烧 结 温度 或更 低 一些 ，经 过较 短 时 间烧 结成致 密 而均 匀 的制 品。热压将压制和烧结两道工序 同时完成 ，可以在较低的压力下迅速得 到冷压烧结所达不到的密度。 但是 ， 热压工艺对模具的要求高 、 耗费大 、 单件生产效率低 ，因此在生产中并不常用 。周张健等人【 在 １０ ￣ ， ｌ ８０ Ｃ 炉膛压力为 １Ｎｍ ２ 条件下制得理论密度 ９ ． ， Ｃ 端铜含量 ８ ／ｍ ， ｈ ４％ 富 ｕ ６ 最 高为 ２ ．５ｏ ． 的钨 铜 功能 梯度 材料 。 ２５ ｖ ％ １ 图 １ 钨铜合金熔渗示意图 对于钨铜复合材料 ，热压烧结还需要氢气保护或真空烧结 ，生产成本高。 １４ 活 化烧 结 ． 通常 ，为加速钨铜复合材料在烧结时的致密化过程 ，可 以通过添加其 他合金元素的方法来实现。Ｊｈ ｓｍ 等研究表明【 ，ｃ ｏｎｏ １ ｏ和 Ｆ ｅ的活化烧结 效果最佳。原因在于 ｃ ｏ和 Ｆ 在 Ｃ ｅ ｕ中溶解度有 限，可与 ｗ 在烧结温度时 产生稳定的中间相 ，形成大量高扩散性界面层 ，促进 固相 ｗ 颗粒的烧结。 对 于 ｗ 一１Ｃ ０ ｕ材料 ，Ｆ 或 Ｃ ｅ ｏ的含量 为 ０３ ％ ～０５ ． ５ ．％时 ，其密 度 ，强 度 和 硬度出现最佳值 。
Ｓ Ｉ ＮＣ Ｃ Ｅ Ｅ＆Ｅ ＧＩ Ｅ Ｉ （ Ｔ Ｒ Ｃ Ｅ ＥＥ Ｔ Ｏ Ｎ ＮＥ Ｒ ＮＧ ＮＡ Ｕ ＡＬＳ Ｉ ＮＣ ＤＩ Ｉ Ｎ）
文章 编号 ：１７— ５９（ ０ ７） ５ ０９ —４ ６ ３ １４ ２０ ０ — ０２ ０
钨铜 复合材 料的制备技术
金永 中，刘 东亮 ，孙亚丽
（ 四川理工学院材料与化学工程 系，四川 自 ６３０ ） 贡 ４００
摘 要 ：随着电器及电子等行业迅猛发展 ，钨铜材料 的需求量越来越大。文章讨论 了 钨铜复合材料 的常规制备技术 ， 如熔渗法的基本过程 以及对材料显微组织、致密度、力学性能以及导电性能等方面的
影 响 ；并分别 从钨铜 纳米粉 末 的制备 、高速 、高效粉 末 压制 、快 速粉 末烧 结 三个 方面展 望 了钨铜 复合 材 料 制备技 术 的未 来发展 方 向 。 关键 词 ：钨铜 复合 材料 ；粉 末 冶金 ；制备 技 术 中 图分类 号 ：Ｔ １６４ ｌ Ｆ４． １ ＋ 文 献标 识码 ：Ａ
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第 ２ 卷 第５ ０ 期
２０ 年 １ ０７ ０月
四川理工学院学报 （ 自然科学版 ）
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１钨 铜 复合 材 料 的 制备
２ 世纪初 ，人们开始了钨铜复合材料的研究 。我国钨铜复合材料的生产始于 ２ ０ ０世纪 ５ ０年代 ，主 要限于电触头和电极材料 的制造。 近年来 ， 国内外在钨铜复合材料的生产技术方面有很大发展 ， 新工艺 、 新 技术 得 到 了广 泛应 用 。 １１普 通烧 结 ． 普通烧结属于传统的粉末冶金方法 。 首先将钨粉和铜粉称量混合 ， 然后压制成形 、 烧结。普通烧结 工艺简单 ， 成本低 ， 但这种液相烧结由于温度高易于出现钨晶粒粗大的问题 ， 很难获得均匀成分 的合金。 通过机械合金化技术 ， 可以使粉末在压制烧结前得到原子级水平 的均匀混合。 这种在 ｗ 粉中有 Ｃ ｕ 相存在的复合粉 ， 在稍高于 Ｃ 熔点以上的温度短时间烧结即可获得 ９ ％以上致密度 的 ｗ—ｕ ｕ ４ ｃ 材料 ， 尤 其适合低铜含量 Ｗ－ ｕ Ｃ 材料的制 刚 。另外 ， 还可利用共还原超细钨铜混合氧化物制得分散性极佳的超 细钨铜混合粉 。由于超细粉末表面活性高 ，可以在较低烧结温度和较短 的烧结时间条件下实现致密化 ［－１ ７８ Ｌ ｉ Ｙ等人【 将钨铜粉末原料在高温下氧化后 ，进行 ３ ６ ～ 小时高能球磨 ， 再于 ６ ０Ｃ ３ ￣条件下还原得到 ０ ｇ 以下均匀分散 的钨铜复合粉； ．ｍ ５ 将此复合粉在 １０ ￣烧结 ６ ｍ ｎ ２０Ｃ ０ ｉ 后制得 Ｗ－０ ｕ ２Ｃ 合金 ， 其致密度为 ９． ９ ％，热导率为 ２０ ５ １ Ｗｍ 一 ‘ 。 Ｋ 普通烧结设备要求不高 ， 工艺相对简单 。 该法制备 的钨铜材料只能用 于对材料性能要求不高的场合。 １２ 熔 渗 （ 浸 ） ． 熔