一种铜钨合金零件及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种铜钨合金零件及其制造方法，属于铜钨合金零件技术领域。该包括以下步骤：将由钨粉和铜粉混合得到的钨铜混合粉末进行密炼、造粒成喂料，随后将喂料注射成零件生坯，再进行脱脂、高温烧结和热等静压处理；其中，钨粉为粒径小于10μm的球形钨粉，铜粉为粒径小于15μm的球形铜粉，钨粉在钨铜混合粉末中的质量分数为70

【技术实现步骤摘要】
一种铜钨合金零件及其制造方法


[0001]本专利技术涉及铜钨合金零件
，具体而言，涉及一种铜钨合金零件及其制造方法。

技术介绍

[0002]钨铜合金是由高熔点、高硬度、低热膨胀性的钨和高导电导热的铜所组成。钨和铜互不相固溶，是典型的假合金。因此，钨铜合金具有钨的高强度、高硬度和低热膨胀性能的同时也有铜的高塑性、良好的导热导电性能。钨铜合金广泛应用在高压电器、电子电工、武器等领域。钨与铜不互溶，且熔点差别大，铸造法制备难度较大，工业上通常采用粉末冶金的方法制备钨铜合金。
[0003]传统的粉末冶金工艺是先将钨粉压制、烧结得到多孔钨骨架，然后再对钨骨架进行渗铜处理而得到钨铜合金。该工艺制备的钨铜合金致密度高、性能优异，但是对于形状复杂的零件，后续需采用大量的机加工，成本高，效率低。随着集成电路的高度复杂化和微型化，用做电子封装的钨铜合金零件也随之形状复杂化和微型化，部分精密零部件的形状尺寸甚至要求小于1mm，且局部具有微纳结构。传统的粉末冶金工艺已很难满足该类型铜钨合金零件的制造。
[0004]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一在于提供一种铜钨合金零件的制造方法，该方法适用于微小型铜钨合金零件，尤其是形状复杂的微小型铜钨合金零件的制造，后续无需或仅需很少的加工处理，成本低，效率高，增加了零件设计的自由度，在制备尺寸小、形状复杂的铜钨产品上具有较大的技术和经济优势。
[0006]本专利技术的目的之二在于提供一种由上述制造方法制造而得的铜钨合金零件。
[0007]本申请可这样实现：
[0008]本申请提出一种铜钨合金零件的制造方法，包括以下步骤：将由钨粉和铜粉混合得到的钨铜混合粉末进行密炼、造粒成喂料，随后将喂料注射成零件生坯，再进行脱脂、高温烧结和热等静压处理；
[0009]钨粉为粒径小于10μm的球形钨粉，铜粉为粒径小于15μm的球形铜粉；钨粉在钨铜混合粉末中的质量分数为70
‑
90％。
[0010]在可选的实施方式中，钨粉的粒径为2
‑
3μm。
[0011]在可选的实施方式中，铜粉的粒径为6
‑
8μm。
[0012]在可选的实施方式中，密炼是将钨铜混合粉末与高分子粘结剂混合后进行。
[0013]在可选的实施方式中，高分子粘结剂为石蜡基粘结剂。
[0014]在可选的实施方式中，石蜡基粘结剂包括固体石蜡、微晶石蜡、高密度聚乙烯、聚丙烯、乙酸乙烯酯共聚物、硬脂酸以及季戊四醇四硬脂酸酯中的至少三种。
[0015]在可选的实施方式中，石蜡基粘结剂由固体石蜡、微晶石蜡、聚丙烯、乙酸乙烯酯共聚物和硬脂酸组成。
[0016]在可选的实施方式中，石蜡基粘结剂由质量比为50％：18％：20％：10％：2％的固体石蜡、微晶石蜡、聚丙烯、乙酸乙烯酯共聚物和硬脂酸组成。
[0017]在可选的实施方式中，石蜡基粘结剂的用量为喂料的4
‑
8wt％。
[0018]在可选的实施方式中，注射过程中，注射温度为140
‑
160℃，模具温度为30
‑
40℃。
[0019]在可选的实施方式中，脱脂包括依次进行的溶剂脱脂和热脱脂。
[0020]在可选的实施方式中，溶剂脱脂是将零件生坯浸泡于40
‑
50℃的正庚烷或煤油中12
‑
24h；热脱脂是将经溶剂脱脂后的零件生坯于400
‑
600℃的条件下负压热脱脂1
‑
2h，得到零件灰坯。
[0021]在可选的实施方式中，负压热脱脂于氮气氛中进行。
[0022]在可选的实施方式中，烧结温度为1200
‑
1400℃。
[0023]在可选的实施方式中，烧结气氛为纯氢气或氨分解气。
[0024]在可选的实施方式中，烧结是将脱脂后的零件灰坯装舟后，埋入氧化铝中进行。
[0025]在可选的实施方式中，还包括对烧结后的烧结件进行热等静压处理。
[0026]在可选的实施方式中，热等静压处理温度为800
‑
1000℃，压力为100
‑
150MPa。
[0027]本申请还提供了一种铜钨合金零件，其经上述制造方法制造而得。
[0028]在可选的实施方式中，上述铜钨合金零件为三维立体零件，三维立体零件在x轴、y轴和z轴三个维度的尺寸均小于2mm。
[0029]在可选的实施方式中，铜钨合金零件的致密度大于98％，硬度在180
‑
270HB之间。
[0030]本申请的有益效果包括：
[0031]本申请采用特定粒径、粒形及特定配比的钨粉和铜粉，在密炼和脱脂等过程中能够很好避免变形。其中，铜粉粒径不超过8μm，一方面可避免其超过8μm后容易导致本申请特针对的微小型铜钨合金零件中部分位置无法填充铜粉，甚至压根填不进去，导致最终合金零件性能不达标的情况；另一方面可避免其超过8μm后容易导致喂料中钨铜粉末颗粒分布不均匀，大大增加了后续脱脂烧结过程中的尺寸精度控制难度，提高了生产成本，降低了良品率和生产效率。
[0032]该方法适用于微小型铜钨合金零件，尤其是形状复杂的微小型铜钨合金零件的制造，后续无需或仅需很少的加工处理，成本低，效率高，增加了零件设计的自由度，在制备尺寸小、形状复杂的铜钨产品上具有较大的技术和经济优势。制造所得的铜钨合金零件精密度高、致密度高且物理力学性能优异。
具体实施方式
[0033]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0034]下面对本申请提供的铜钨合金零件及其制造方法进行具体说明。
[0035]本申请提出一种铜钨合金零件的制造方法，包括以下步骤：将由钨粉和铜粉混合
得到的钨铜混合粉末进行密炼、造粒成喂料，随后将喂料注射成零件生坯，再进行脱脂、高温烧结和热等静压处理。
[0036]本申请中，钨粉为粒径小于10μm的球形钨粉，铜粉为粒径小于15μm的球形铜粉。
[0037]需强调的是，本申请采用球形的钨粉和铜粉，较其它形式具有更好的流动性，有利于与高分子粘结剂均匀混合。
[0038]可参考地，钨粉的粒径可以小于10μm、小于9μm、小于8μm、小于7μm、小于6μm、小于5μm、小于4μm、小于3μm、小于2μm或小于1μm等。在一些优选的实施方式中，钨粉的粒径为2
‑
3μm。
[0039]在可选的实施方式中，铜粉的粒径可以小于15μm、小于14μm、小于13μm、小于12μm、小于11μm、小于10μm、小于9μm、小于8μm、小于7μm、小于6μm、小于5μm本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜钨合金零件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：将由钨粉和铜粉混合得到的钨铜混合粉末进行密炼、造粒成喂料，随后将所述喂料注射成零件生坯，再进行脱脂、高温烧结和热等静压处理；所述钨粉为粒径小于10μm的球形钨粉，所述铜粉为粒径小于15μm的球形铜粉；所述钨粉在所述钨铜混合粉末中的质量分数为70
‑
90％。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述钨粉的粒径为2
‑
3μm。3.根据权利要求1所述制造方法，其特征在于，所述铜粉的粒径为6
‑
8μm。4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述密炼是将所述钨铜混合粉末与高分子粘结剂混合后进行；优选地，所述高分子粘结剂为石蜡基粘结剂；优选地，所述石蜡基粘结剂包括固体石蜡、微晶石蜡、高密度聚乙烯、聚丙烯、乙酸乙烯酯共聚物、硬脂酸以及季戊四醇四硬脂酸酯中的至少三种；更优地，所述石蜡基粘结剂由固体石蜡、微晶石蜡、聚丙烯、乙酸乙烯酯共聚物和硬脂酸组成；优选地，所述石蜡基粘结剂由质量比为50％：18％：20％：10％：2％的固体石蜡、微晶石蜡、聚丙烯、乙酸乙烯酯共聚物和硬脂酸组成；优选地，所述石蜡基粘结剂的用量为所述喂料的4
‑
8wt％。5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，注射过程中，注射温度为140
‑
160℃，...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡可，韩胜利，申正焱，
申请(专利权)人：广东省科学院新材料研究所，
类型：发明
国别省市：