一种铜钨合金的制备方法与流程

[0001]
本发明属于铜钨复合材料的制备，具体涉及一种铜钨合金的制备方法。


背景技术：

[0002]
钨铜材料由高熔点、高硬度的金属钨和高塑形、高导性的金属铜所组成的互不相溶的两相复合材料。它既综合了钨和铜各自的特性，如高的高温强度、高的导电导热性、好的抗电蚀性、较高的硬度、低的热膨胀系数和一定的塑形等，又可以通过其组成的改变，控制和调整其相应的力学和物理性能。此外，它还具有由于两者组合而产生的新的性能，如它在高温条件下，由于所含有的铜的蒸发吸热而产生的自冷却作用。因此，它可以广泛应用于航天、电子、机械、电器等各个工业部门，特别是一些高技术的领域。钨铜材料自20世纪30年代出现以来，较长时间内主要用作各类高压电器开关的电触头。20世纪60年代前后，钨铜材料逐步作为电阻焊和电加工的电极以及航天技术中作为接触高温燃气的高温材料开始应用，但直到20世纪80年代才得到比较广泛和成熟的应用。20世纪90年代，随着大规模集成电路和大功率电子器件的发展，钨铜材料作为升级换代的产品开始大规模用作电子封装和热沉材料。
[0003]
钨铜材料每一次新应用开发，对于钨铜材料的质量和性能也提出了新的更高的要求，这也促进对钨铜材料各种新的制取工艺相应地不断发展。钨铜复合材料是以钨、铜元素为主组成的一种两相结构假合金，是金属基复合材料。铜、钨无论在固态、液态都不互溶，均匀混合后无化学反应发生，各自保持原来的物理和机械性能。采用传统的生产工艺制备的钨铜合金致密度较低，组织粗大且不均匀，空洞较多，这严重影响了钨铜材料的导电导热性能、高温力学性能等。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的在于提供一种铜钨合金的制备方法，通过热等静压对熔渗钨铜合金进行处理，其致密度可达99%以上，硬度提高10%，达到军工标准。
[0005]
本发明通过以下技术方案来实现：一种铜钨合金的制备方法，具体步骤如下：步骤一、在熔渗好的钨铜合金件表面雾化喷涂酸性溶液2-3h，取出后用去离子水洗涤2-3次，真空低温干燥后用包套包好，并抽真空；步骤二、将步骤一中真空包好后的钨铜件放入热等静压机内，抽真空，充入氩气，随炉冷却后取出得钨铜合金毛料；步骤三、将钨铜合金毛料精细加工后得钨铜合金。
[0006]
进一步优化，所述步骤一中雾化喷雾速率为50-60ml/min，雾化颗粒粒径为12
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18μ m。
[0007]
进一步优化，所述步骤一中低温真空干燥的温度为30-40℃，压力为100-200mmhg，烘干时间为1-5h。
[0008]
进一步优化，所述步骤一中的包套采用高温不锈钢。
[0009]
进一步优化，所述步骤二中热等静压的压力为120-200mpa，升温速率5-8℃加热至温度600-800℃，继续升温，调整升温速率为23-30℃至温度为1200-1300℃，保温保压3-5h。
[0010]
进一步优化，所述步骤二中冷却速度为80-120℃。
[0011]
本发明的有益效果在于：1、工艺方法简单，铜钨合金熔渗后采用包套包覆以及热等静压处理，组织均匀，提高至密度，其致密度可达99%以上，硬度提升10%，力学性能大幅提高；2、采用喷雾酸洗，出去铜钨合金中的金属杂质，不影响铜和钨本身的物理和机械性能，去离子水洗去残留在在铜钨合金表面的杂质，有助于防止影响铜钨合金的导电导热性能、高温力学性能；综上所述，本发明对熔渗w-7cu合金进行热等静压处理，密度由之前的16.9g/cc提升到17.32g/cc，硬度由320hv提升到352hv，可以满足军工需求。
具体实施方式
[0012]
为了使本发明的目的、技术方案及创新点更加清楚明白，通过具体的实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0013]
实施例1一种铜钨合金的制备方法，具体步骤如下：步骤一、在熔渗好的钨铜合金件表面雾化喷涂酸性溶液2h，喷雾速率为50ml/min，雾化颗粒粒径为12μ m，取出后用去离子水洗涤2次，真空低温干燥后用包套包好，低温真空干燥的温度为30℃，压力为100mmhg，烘干时间为1h，并抽真空；步骤二、将步骤一中真空包好后的钨铜件放入热等静压机内，抽真空，充入氩气，随炉冷却后取出得钨铜合金毛料，冷却速度为80℃，其中热等静压的压力为120mpa，升温速率5℃加热至温度600℃，继续升温，调整升温速率为23℃至温度为1200℃，保温保压3h；步骤三、将钨铜合金毛料精细加工后得钨铜合金。
[0014]
在本发明中，所述步骤一中的包套采用高温不锈钢。
[0015]
实施例2一种铜钨合金的制备方法，具体步骤如下：步骤一、在熔渗好的钨铜合金件表面雾化喷涂酸性溶液2.5h，喷雾速率为55ml/min，雾化颗粒粒径为15μ m，取出后用去离子水洗涤3次，真空低温干燥后用包套包好，低温真空干燥的温度为35℃，压力为150mmhg，烘干时间为3h，并抽真空；步骤二、将步骤一中真空包好后的钨铜件放入热等静压机内，抽真空，充入氩气，随炉冷却后取出得钨铜合金毛料，冷却速度为100℃，其中热等静压的压力为160mpa，升温速率7℃加热至温度700℃，继续升温，调整升温速率为27℃至温度为1250℃，保温保压4h；步骤三、将钨铜合金毛料精细加工后得钨铜合金。
[0016]
在本发明中，所述步骤一中的包套采用高温不锈钢。
[0017]
实施例3一种铜钨合金的制备方法，具体步骤如下：步骤一、在熔渗好的钨铜合金件表面雾化喷涂酸性溶液3h，喷雾速率为60ml/min，雾化
颗粒粒径为18μ m，取出后用去离子水洗涤3次，真空低温干燥后用包套包好，低温真空干燥的温度为40℃，压力为200mmhg，烘干时间为5h，并抽真空；步骤二、将步骤一中真空包好后的钨铜件放入热等静压机内，抽真空，充入氩气，随炉冷却后取出得钨铜合金毛料，冷却速度为120℃，其中热等静压的压力为200mpa，升温速率8℃加热至温度800℃，继续升温，调整升温速率为30℃至温度为1300℃，保温保压5h；步骤三、将钨铜合金毛料精细加工后得钨铜合金。
[0018]
在本发明中，所述步骤一中的包套采用高温不锈钢。
[0019]
将传统的未经热等静压处理的熔渗钨铜合金与实施例1-3中经过热等静压处理的钨铜合金的密度和硬度进行对比，具体如表1所示，表1 实施例1-3与传统钨铜合金的密度和硬度对比实施例1-3经过热等静压处理后的熔渗铜钨合金内部结构均匀，孔洞较少，其密度和硬度都有提高，其中密度最高提高至17.32 g/cc，硬度提升到352hv。
[0020]
以上显示和描述了本发明的工作过程、基本原理、主要特征和优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

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