钨铜合金的制备方法

时间:2022-7-13 返回

  钨和铜两者的熔点相差太大(铜熔点1083摄氏度,钨熔点高达3380摄氏度),两种金属元素互不相溶和润湿,由它们组成的复合材料是一种典型的假合金。钨铜合金兼有钨和铜的一些优点,具有耐高温、耐电弧烧蚀、强度高、密度大、导电导热性好、易切削加工和发汗冷却等特性,在机械、电力、电子、冶金、军事和航空航天等工业、交通等方面有广泛的应用。

  钨铜合金是一种由体心立方结构的钨和面心立方结构的铜所组成的既不而互相固溶又不形成金属间化合物的两相混合组织,通常被称为伪合金。在制备钨铜合金时,通常所采用的钨粉平均粒度为2微米左右,铜粉粒度为几十微米,生产工艺为:混粉、成形、烧结、后续加工;或采用钨粉、铜粉分别成形,将铜压坯与钨压坯叠放在高温1200—1300摄氏度下烧结的熔浸工艺等,在这种传统技术中,由于钨铜液相烧结或是固相烧结均难以使烧结产品的相对密度大于98%,复压复烧或者后续热加工量可提高产品密度,但成本增加、效率降低。原始钨颗粒在烧结过程中要长大5—10倍,致使烧结中钨晶粒进一步粗化。这种合金结构不能满足近年来作为高技术用途的钨铜合金的要求。

  随着微电子信息技术的发展,在大规模集成电路和大功率微波器件中,钨铜合金材料用作基片、连接件和散热元件等电子封装材料和热沉材料具有更广泛的用途。应用于微电子技术的钨铜合金材料要求具有很高的性能,致密度高,漏气率低,导电、导热性能优良,散热性良好。而采用混合粉来压制坯料后再进行液相烧结获得钨含量高的复合材料时,往往因为钨在液相铜中的不溶解而导致最终的多孔性,难以烧结致密,尤其在钨的体积分数超过65%时最高相对密度一般仅为92%—95%。由此导致复合材料的导电、导热性能低,漏气率高,难以满足现代微电子工业的要求。

  为了提高高钨含量的钨铜合金复合材料的烧结密度,很多研究人员采用添加剂烧结助剂的方法进行活化烧结,但是活化剂的加入对导热性有很大的损害,不适合于热沉材料。而通过采用化学共沉淀法结合氢还原制备钨铜纳米复合粉,再经成形、烧结获得致密高性能的钨铜合金。


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