[发明专利]一种轧制态钨铜合金材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钨铜合金材料的制备方法。

背景技术

钨-铜粉末合金材料由于含有了高熔点、高硬度的钨元素和高导电、导热率的Cu元素，使钨-铜粉末合金材料结合了这两种元素的优点。所以被广泛应用于电阻焊、电火花加工和等离子喷涂电极材料的制备、电子封装材料的制备、计算机中央处理系统、大规模集成电路的引线框架和固态微波管等电子器件的热沉基片等领域。但由于钨与铜之间互不相溶，两者之间仅形成假合金，以至于影响合金的性能，而常规的冶金和粉末冶金法难以生产高端钨铜材料。

目前，使钨铜合金材料致密化的方法主要有熔渗烧结法、活化烧结法、真空热压法和热等静压法，但因这些方法均存在设备成本高、工艺过程复杂、能耗大、生产效率低，得到的产品密度低于99％的问题

发明内容

本发明为了解决现有钨铜合金材料存在产品相与相之间相容性差且密度低于99％，制造设备成本高、工艺过程复杂、能耗大、生产效率低的问题，而提供的一种轧制态钨铜合金材料的制备方法。

轧制态钨铜合金材料按重量百分比由10％～90％的钨粉末和10％～90％的铜粉末制成；其中钨粉末费氏粒度为1～10μm；在轧制态钨铜合金材料内部钨相与铜相呈形变的纤维条带状分布。

制备轧制态钨铜合金材料的方法按以下步骤实现：一、按重量百分比取10％～90％的钨粉末和10％～90％的铜粉末，以50～70r/min速率机械混粉50～70h，得混合粉末；二、将混合粉末在200～900MPa成型压力条件下制坯料，使坯料的相对密度为75％～85％；三、将坯料进行真空脱气；四、将坯料加热至600～1300℃并放入带有润滑剂的模具型腔中，先将施加的压力增至1000～1200MPa，然后稳定至500MPa，在挤压比为4～36条件下，挤压3～5s，得挤压态钨铜合金材料；五、先将轧机两个轧辊预热至200～500℃，然后将挤压态钨铜合金材料加热至500～1050℃，而后放入轧辊中并施加的压力至1000～1200MPa，使每道次控制轧下量或断面收缩率为10％～40％，即得轧制态钨铜合金材料；其中步骤一中钨粉末费氏粒度为1～10μm。

本发明得到的轧制态钨铜合金材料，经电镜扫描可以知道钨相与铜相在轧制态钨铜合金材料内部呈形变的纤维条带状分布，在制备过程中两相共同变形，而后形成纤维增强相。轧制态钨铜合金材料不但不会降低铜基体的导电性，将更加的保持铜良好的导电性和导热性；又因钨相是高熔点元素，更加改善了轧制态钨铜合金材料的室温和高温性能。本发明得到的轧制态钨铜合金材料经测定相对密度为99.2～99.5％，电导率为34.6～35.8m/Ω·mm²，维氏硬度为HV180～192。本发明中所使用的设备简单、成本低；原材料来源低廉、市场可以购得，大大降低了生产成本；工艺过程简单、操作容易、所消耗的能力低，大大提高了生产的效率。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式轧制态钨铜合金材料按重量百分比由10％～90％的钨粉末和10％～90％的铜粉末制成；其中钨粉末费氏粒度为1～10μm；在轧制态钨铜合金材料内部钨相与铜相呈形变的纤维条带状分布。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：轧制态钨铜合金材料按重量百分比由20％～80％的钨粉末和20％～80％的铜粉末制成。其它与实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二的不同点是：轧制态钨铜合金材料按重量百分比由60％的钨粉末和40％的铜粉末制成。其它与实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式制备轧制态钨铜合金材料的方法按以下步骤实现：一、按重量百分比取10％～90％的钨粉末和10％～90％的铜粉末，以50～70r/min速率机械混粉50～70h，得混合粉末；二、将混合粉末在200～900MPa成型压力条件下制坯料，使坯料的相对密度为75％～85％；三、将坯料进行真空脱气；四、将坯料加热至600～1300℃并放入带有润滑剂的模具型腔中，先将施加的压力增至1000～1200MPa，然后稳定至500MPa，在挤压比为4～36条件下，挤压3～5s，得挤压态钨铜合金材料；五、先将轧机两个轧辊预热至200～500℃，然后将挤压态钨铜合金材料加热至500～1050℃，而后放入轧辊中并施加的压力至1000～1200MPa，使每道次控制轧下量或断面收缩率为10％～40％，即得轧制态钨铜合金材料；其中步骤一中钨粉末费氏粒度为1～10μm。