一種銅鎢合金的快速制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種銅鎢合金的快速制備方法，屬于粉末冶金技術、冶金新技術以及微波燒結【技術領域】。將金屬鎢粉和銅粉分別按照質量百分比95～70wt%∶5～30%進行球磨混料，然后進行坯塊壓制，制成鎢骨架坯塊，裝入莫來石坩堝，并在鎢骨架坯塊周圍布滿銅粉，然后將坩堝置于微波頻率為2400～2500MHz、功率3～5KW、真空度小于0.1KPa的條件下，保持15～20℃/min的加熱速度將溫度升至1100～1300℃進行燒結1～3小時，自然冷卻即得到銅鎢合金。本方法制備得到的銅鎢合金組織均勻、結構致密，相對密度可達98.7%。
【專利說明】一種銅鎢合金的快速制備方法【技術領域】
[0001]本發明涉及粉末冶金技術、冶金新技術以及微波燒結【技術領域】，特別涉及一種銅鎢合金的快速制備方法。
【背景技術】
[0002]銅鎢合金即具有W的高熔點、高密度、抗電蝕性、抗熔焊性和較高的高溫強度，又具有Cu的高電導及熱導率、塑性及易加工性。由于Cu在電弧高溫下蒸發時可吸收大量的電弧能量，降低電弧溫度，改善使用條件和降低電蝕作用，因此被廣泛地用作高壓電器的電觸頭材料，也用作電加工的電極、高溫模具以及其他要求導電導熱性能和高溫使用的場合。目前，一般采用熔滲法和活化液相燒結法制備W-Cu材料。但由于W與Cu兩相不相溶，因此，傳統熔滲W-Cu材料組織偏析、粗大且相對密度低，此外，活化液相燒結會引入異類雜質影響材料的性能。微波燒結技術是利用微波具有的特殊波段與材料耦合而產生熱量，使材料整體加熱至燒結溫度而實現致密化的方法，其與常規燒結技術相比具有燒結溫度低、燒結時間短、能源利用率和加熱效率高等優點，并且制成的工件具有較高的密度、硬度和強韌性，綜合性能優異。
[0003]申請號為2009103041144的“一種微波熔滲燒結制備W-⑶合金的方法”，是將銅粉和鎢粉球磨混合后壓制成W骨架、電解銅粉制成熔滲Cu壓坯，與輔助加熱材料SiC片共同置于氧化鋁纖維保溫包套內，然后在微波條件和混合保護性氣體氣氛中燒結得到。上述發明是利用微波輔助加熱SiC片及氣氛保護的條件實現合金的燒結制備，與傳統制備方法相t匕，微波可以快速加熱SiC片，并將熱量傳遞給合金壓坯，在傳熱方面是一種間接的熱傳導方式，加熱速率與能量轉換效率跟微波直接加熱相比要低。
【發明內容】
[0004]為克服現有技術的不足，本發明提出一種銅鎢合金的快速制備方法，該方法利用微波直接加熱金屬銅粉至熔化，并在真空條件下實現對金屬壓坯的快速燒結，與傳統加熱方式相比，該方法是通過微波具有的特殊波段與材料的基本細微結構耦合而產生熱量，使材料整體加熱至熔化溫度，具有加熱速度快、能源轉化率高等優點。
[0005]本發明結合微波熔煉金屬粉末、微波燒結技術、粉末冶金技術和熔滲燒結方法制備銅鎢合金，是一種快速制備銅鎢合金的方法。具體步驟包括如下:
(1)將金屬鎢粉和銅粉分別按照質量百分比95~70wt%:5~30%進行球磨混料；
(2)將步驟(1)中球磨混合的鎢粉和銅粉進行坯塊壓制，制成鎢骨架坯塊；
(3)將鎢骨架坯塊裝入莫來石坩堝，并在鎢骨架坯塊周圍布滿厚度為2~5mm的銅粉，然后置于微波頻率為2400~2500MHz、功率3~5KW、真空度小于0.1KPa的條件下，保持15~20°C /min的加熱速度將溫度升至1100~1300°C燒結I~3小時，自然冷卻即得到銅
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[0006]所述金屬鎢粉和銅粉的粒度均小于200目，純度均大于99.8wt%。[0007]所述球磨混料時按照球料比為I~50:1、轉速為100~300r/min的條件下球磨10 ~40min。
[0008]所述壓制坯塊時的壓力控制在25~45MPa，壓力根據壓坯中銅粉的含量進行控制，當混合銅粉含量低時，壓制壓力大，反之則小。
[0009]本發明的有益效果是:
(1) 主要體現快速制備，因為是采用微波燒結，可以直接熔化金屬銅粉，具有加熱速度快，熱效率高的特點，通過調節微波功率，可以在4(T50min熔化金屬銅粉；
(2)采用的莫來石坩堝為透波型陶瓷，可以實現微波直接加熱金屬銅粉的目的，而非加熱碳化硅片等吸波材料后，再通過熱傳遞方式間接加熱；
(3)本發明所使用的熔滲銅為金屬銅粉，而非金屬銅坯塊，銅粉即作為吸波載體，又作為熔滲物質，在合金的燒結過程也可以防止合金表面氧化，利用該方法除制備銅鎢合金外，還可在其他滲銅工藝中應用；
(4)本發明為真空條件下燒結，非氣氛保護，工藝流程簡單，合金性能也較為優異。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是本發明銅鎢合金的快速制備方法工藝流程圖；
圖2是本發明添加8%銅粉后熔滲燒結的銅鎢合金顯微組織圖；
圖3是本發明添加20%銅粉后熔滲燒結的銅鎢合金顯微組織圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖和【具體實施方式】，對本發明作進一步說明。
[0012]實施方式一:本實施方式的銅鎢合金的快速制備方法為:
(1)將金屬鎢粉和銅粉分別按照質量百分比92wt%:8wt%進行球磨混料，球磨混 料時按照球料比為50:1、轉速為100r/min的條件下球磨40min ;金屬鶴粉和銅粉的粒
度為10~20Mm，純度大于99.8wt%。
[0013](2)將步驟(1)中球磨混合的鎢粉和銅粉進行坯塊壓制，壓力控制在30MPa，制成圓柱形鎢骨架坯塊；
(3)將鎢骨架坯塊裝入莫來石坩堝，并在鎢骨架坯塊周圍布滿厚度為3_的銅粉，然后置于微波頻率為2400MHz、功率5KW、真空度0.08KPa的條件下，保持20°C /min的加熱速度將溫度升至1200°C燒結1.2小時，自然冷卻即得到銅鎢合金，將樣品進行分析，銅鎢合金布氏硬度為229，相對密度為95.4%。顯微組織如附圖2所示。
[0014]實施方式二:本實施方式的銅鎢合金的快速制備方法為:
(2)將金屬鎢粉和銅粉分別按照質量百分比80wt%:20%進行球磨混料，球磨混
料時按照球料比為30:1、轉速為200r/min的條件下球磨20min ;金屬鶴粉和銅粉的粒度均小于200目，純度均大于99.8wt%。
[0015](2)將步驟(1)中球磨混合的鎢粉和銅粉進行坯塊壓制，壓力控制在45MPa，制成鎢骨架坯塊；
(3)將鎢骨架坯塊裝入莫來石坩堝，并在鎢骨架坯塊周圍布滿厚度為2_的銅粉，然后置于微波頻率為2500MHz、功率3KW、真空度小于0.1KPa的條件下，保持15°C /min的加熱速度將溫度升至1300°C燒結I小時，自然冷卻即得到銅鎢合金，將樣品進行分析，銅鎢合金布氏為221，相對密度為98.7%。顯微組織如附圖3所示。
[0016]實施方式三:本實施方式的銅鎢合金的快速制備方法為:
(1將金屬鎢粉和銅粉分別按照質量百分比95wt%:5%進行球磨混料，球磨混料時按照球料比為1:1、轉速為300r/min的條件下球磨IOmin ;金屬鶴粉和銅粉的粒度均小于200目，純度均大于99.8wt%。
[0017](2)將步驟(1)中球磨混合的鎢粉和銅粉進行坯塊壓制，壓力控制在25MPa，制成鎢骨架坯塊；
(3)將鎢骨架坯塊裝入莫來石坩堝，并在鎢骨架坯塊周圍布滿厚度為5_的銅粉，然后置于微波頻率為2450MHz、功率3.5KW、真空度小于0.1KPa的條件下，保持18°C /min的加熱速度將溫度升至1100°C燒結3小時，自然冷卻即得到銅鎢合金。
[0018]實施方式四:本實施方式的銅鎢合金的快速制備方法為:
(I)將金屬鎢粉和銅粉分別按照質量百分比70wt%:30%進行球磨混料，球混料時按照球料比為20:1、轉速為200r/min的條件下球磨30min ;金屬鶴粉和銅粉的粒度均小于200目，純度均大于99.8wt%。
[0019](2)將步驟(1)中球磨混合的鎢粉和銅粉進行坯塊壓制，壓力控制在25MPa，制成鎢骨架坯塊；
(3)將鎢骨架坯塊裝入莫來石坩堝，并在鎢骨架坯塊周圍布滿厚度為2.5mm的銅粉，然后置于微波頻率為2500MHz、功率3.8KW、真空度小于0.1KPa的條件下，保持17°C /min的加熱速度將溫度升至1250°C燒結3小時，自然冷卻即得到銅鎢合金。
[0020]以上結合附圖對本發明的【具體實施方式】作了詳細說明，但是本發明并不限于上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下作出各種變化。
【權利要求】
1.一種銅鎢合金的快速制備方法，其特征在于具體步驟包括: (1)將金屬鎢粉和銅粉分別按照質量百分比95~70wt%:5~30%進行球磨混料； (2)將步驟(1)中球磨混合的鎢粉和銅粉進行坯塊壓制，制成鎢骨架坯塊； (3)將鎢骨架坯塊裝入莫來石坩堝，并在鎢骨架坯塊周圍布滿厚度為2~5_的銅粉，然后置于微波頻率為2400~2500MHz、功率3~5KW、真空度小于0.1KPa的條件下，保持15~20°C /min的加熱速度將溫度升至1100~1300°C燒結I~3小時，自然冷卻即得到銅鎢合金。
2.根據權利要求1所述的銅鎢合金的快速制備方法，其特征在于:所述金屬鎢粉和銅粉的粒度均小于200目，純度均大于99.8wt%。
3.根據權利要求1所述的銅鎢合金的快速制備方法，其特征在于:所述球磨混料時按照球料比為I~50:1、轉速為100~300r/min的條件下球磨10~40min。
4.根據權利要求1所述的銅鎢合金的快速制備方法，其特征在于:所述壓制坯塊時的壓力控制在25~45MPa。
【文檔編號】C22C27/04GK103526060SQ201310463859
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月9日 優先權日:2013年10月9日
【發明者】許磊, 彭金輝, 李云, 張利波, 劉秉國, 夏仡, 夏洪應, 周俊文, 巨少華, 代林晴, 魏亞乾 申請人:昆明理工大學