一种钨铜材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种钨铜材料及其制备方法，所述制备方法包括如下步骤：将钨压制坯、铜材与熔渗桥搭接摆放，所述钨压制坯和所述铜材间隔设置，所述熔渗桥分别与所述钨压制坯、铜材搭接；所述熔渗桥的熔点高于所述铜材；所述钨压制坯的钨含量为50wt％以上；熔渗处理所述搭接摆放的钨压制坯、铜材与熔渗桥；冷却后去除所述熔渗桥，得到所述钨铜材料。本发明专利技术提供的制备方法改善了钨骨架中铜熔渗率不足的缺陷，制备得到的钨铜材料具有均匀、高密度的优点；适用于航空航天、国防军工、电子信息、冶金以及机械加工等领域对钨铜材料的要求。械加工等领域对钨铜材料的要求。械加工等领域对钨铜材料的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种钨铜材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于冶金
，涉及一种合金材料，尤其涉及一种钨铜材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]钨铜材料由具有高熔点、高硬度的金属钨以及高塑性、高导电导热性的金属铜组成；由于钨铜相互不相溶，两者属于假合金。这使它既具有钨和铜各自的特点，还具有两相组合而产生的的新的性能。
[0003]例如，钨铜材料在高温下具有高强度和硬度，高的导电导热性能，良好的抗电蚀性，良好的射线吸收性能，低的热膨胀系数以及一定的塑性；在温度足够高的环境中，钨铜材料的铜相会产生蒸发而吸热，零件能够产生自冷却作用。因此，钨铜材料可用于航空航天、国防军工、电子信息、冶金以及机械加工等领域。
[0004]CN107236876A公开了一种高致密性高导热钨铜材料的制备方法，包括：(1)将钨粉置于氢气炉内进行还原；(2)以铜靶为溅射靶材，对还原后的钨粉进行磁控溅射，得到复合材料；(3)将复合材料置于热压炉内热压烧结，然后自然冷却，得到前驱体；(4)将前驱体置于化学气相沉积炉内，以甲烷和水蒸气的混合气体作为反应气体，对前驱体进行化学气相沉淀，得到高致密性高导热钨铜材料。但该制备方法的工艺成本较高，难以进行工业化推广。
[0005]CN111250720A公开了一种制备钨铜复合材料的方法，该方法包括如下步骤：(1)将纯钨锭与纯铜锭分别作为两个阳极，用氩气作为等离子体气源，采用不同的加热功率对钨锭和铜锭进行加热熔化，再采用不同的等离子体气压来对熔体雾化；(2)将雾化沉积得到的钨铜复合材料坯锭进行热压处理。其通过等离子体分别加热熔化并雾化纯铜与纯钨，再雾化沉积得到不同W含量的钨铜复合材料，得到高密度、组织均匀的钨铜材料。但其同样存在成本较高的问题。
[0006]钨铜材料制备方法还包括高温液相烧结法和熔渗法。由于钨(W)与铜(Cu)两种元素的本质不相溶性，采用高温液相烧结所制备的钨铜材料的密度低。
[0007]传统的熔渗法先制备钨骨架，然后将Cu熔渗到钨骨架孔隙中。例如CN112355304A公开了一种注射成型制备CuW60
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CuW90金属型材零件的加工工艺：(1)采用1
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10μm球形钨粉，加入蜡基
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高分子粘结剂进行混炼，在喂料机上制备注射成型的喂料，在注射剂上加入喂料进行注射成型，得到钨坯；(2)对所得钨坯依次进行脱脂和高温烧结；(3)再放入真空炉进行渗铜，将铜粉坯放在烧结后钨坯的上部，组成装配体，将装配好的钨坯及铜坯放入高温烧结炉内进行熔渗。
[0008]但传统熔渗法获得的钨铜材料存在较大缺点，如果熔渗温度过低，则铜熔体的粘度较大，而此时钨骨架内部的毛细管作用力较小，使得熔渗铜的效率低下，甚至熔渗后骨架中仍有较多孔隙，密度低；如果熔渗铜的温度过高，铜熔体粘度小，钨骨架内部的毛细管作用力较大，也会造成铜进入钨骨架的速度过快，导致局部渗铜不均的问题。
[0009]因此，提供一种均匀且高致密性的钨铜材料的制备方法，使其能够改善钨骨架中铜熔渗率不足及熔渗不均的缺点，对于降低钨铜材料的制备成本并对其进行工业化应用具有重要意义。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于提供一种钨铜材料及其制备方法，所述制备方法的工艺简单，能够改善钨骨架中铜熔渗率不足及熔渗不均的缺陷，使制备得到的钨铜材料具有均匀、高密度的优点。
[0011]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0012]第一方面，本专利技术提供了一种钨铜材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0013]将钨压制坯、铜材与熔渗桥搭接摆放，所述钨压制坯和所述铜材间隔设置，所述熔渗桥分别与所述钨压制坯、铜材搭接，所述熔渗桥的熔点高于所述铜材，所述钨压制坯的钨含量为50wt％以上；
[0014]熔渗处理所述搭接摆放的钨压制坯、铜材与熔渗桥；
[0015]冷却后去除所述熔渗桥，得到所述钨铜材料。
[0016]本专利技术提供的制备方法工艺简单，通过熔渗桥的设置实现了间接熔渗，改善了所得钨铜材料由于铜熔渗率不足导致的密度低的缺陷。所得钨铜材料中，铜均匀分布，具有均匀、高密度的优点。
[0017]本专利技术所述钨压制坯中的钨含量为50wt％以上，例如可以是50wt％、55wt％、60wt％、65wt％、70wt％、75wt％、80wt％、85wt％、90wt％或95wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0018]优选地，所述铜材与钨压制坯的质量比为1:(2
‑
10)，例如可以是1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9或1:10，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0019]优选地，所述熔渗桥与钨压制坯的搭接面积与钨压制坯被搭接表面的面积的比例为(0.01
‑
0.5):1，例如可以是0.01:1、0.05:1、0.1:1、0.2:1、0.3:1、0.4:1或0.5:1，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0020]优选地，所述熔渗桥与铜材的搭接面积与铜材被搭接表面的面积的比例为(0.01
‑
0.5):1，例如可以是0.01:1、0.05:1、0.1:1、0.2:1、0.3:1、0.4:1或0.5:1，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0021]优选地，所述熔渗桥的材质钨、钼、钨铜合金或钼铜合金中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括钨与钼的组合，钼与钨铜合金的组合，钨与钼铜合金的组合，或，钨、钼、钨铜合金以及钼铜合金的组合。
[0022]优选地，本专利技术所述铜材的纯度为99.999wt％以上，例如可以是99.9990wt％、99.9991wt％、99.9993wt％、99.9995wt％、99.9996wt％、99.9998wt％或99.9999wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0023]优选地，所述钨铜材料的成分包括55
‑
90wt％的钨以及10
‑
45wt％的铜。
[0024]作为本专利技术优选的技术方案，所述钨铜材料的成分包括55
‑
90wt％的钨，例如可以是55wt％、60wt％、65wt％、70wt％、75wt％、80wt％、85wt％或90wt％，但不限于所列举的数
值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0025]所述钨铜材料的成分10
‑
45wt％的铜，例如可以是10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％或45wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0026]优选地，所述熔渗处理在保护性气氛中进行。
[0027]优选地，所述保护性气氛所用气体包括氢气。
[0028本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钨铜材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：将钨压制坯、铜材与熔渗桥搭接摆放，所述钨压制坯和所述铜材间隔设置，所述熔渗桥分别与所述钨压制坯、铜材搭接；所述熔渗桥的熔点高于所述铜材；所述钨压制坯的钨含量为50wt％以上；熔渗处理所述搭接摆放的钨压制坯、铜材与熔渗桥；冷却后去除所述熔渗桥，得到所述钨铜材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铜材与所述钨压制坯的质量比为1:(2
‑
10)；优选地，所述熔渗桥与钨压制坯的搭接面积与钨压制坯被搭接表面的面积的比例为(0.01
‑
0.5):1；优选地，所述熔渗桥与铜材的搭接面积与铜材被搭接表面的面积的比例为(0.01
‑
0.5):1。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述熔渗桥的材质包括钨、钼、钨铜合金或钼铜合金中的至少一种；优选地，所述铜材的纯度为99.999％以上；优选地，所述钨铜材料的成分包括55
‑
90wt％的钨以及10
‑
45wt％的铜。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述熔渗处理在保护性气氛中进行；优选地，所述保护性气氛所用气体包括氢气；优选地，所述熔渗处理包括依次进行的第一热处理与第二热处理；优选地，所述第一热处理的温度为1000
‑
1100℃，时间为100
‑
140min；优选地，所述第二热处理的温度为1350
‑
1450℃，时间为100
‑
140min。5.根据权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其特征在于，制备所述钨压制坯的方法包括如下步骤：按照钨压制坯的成分比例均匀混合原料粉末，冷等静压处理后得到所述钨压制坯；优选地，所述钨压制坯的成分包括80
‑
95wt％的钨以及5
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20wt％的铜。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述原料粉末中钨粉的费氏粒度为2
‑
10μm；优选地，所述原料粉末中铜粉的费氏粒度≤50μm。7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述冷等静压的压力为170
‑
230MPa；优选地，所述冷等静压的保压时间为60
‑
120s。8.根据权利要求1
‑
7任一项所述的制备方法，其特征在于，制备所述熔渗...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖启顺，刘春佳，陈阿娇，柯良金，
申请(专利权)人：厦门钨业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：