[发明专利]La和Ni强化烧结钨骨架制备的钨铜复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属基复合材料技术领域，涉及一种La和Ni强化烧结钨骨架制备的钨铜复合材料，本发明还涉及该种钨铜复合材料的制备方法。

背景技术

钨铜复合材料是由高熔点高强度的钨骨架，通过熔渗金属铜所得到的互不相溶型特殊的复合材料，它综合了钨与铜二者的优点，具备良好的抗高温、耐烧蚀及高强度等性能，主要应用于高压断路器的触头材料。

钨铜复合材料最经典的合成方法是通过将钨粉末烧结成类似海绵体的多孔骨架，然后将铜液渗入其中而形成的。在电弧作用下两种金属各自发挥着不同的作用，即铜相分散电弧的运动；钨骨架则承受电弧产生的冲击和高温下反复开断产生的摩擦力，同时产生毛细作用防止铜喷溅出去，这就要求钨骨架在高温下要具有足够的强度。

Ni元素对W的活化烧结已经众所周知，但是单一Ni元素的活化效果有限，而稀土元素La在合金中具有净化、细化晶粒、合金化以及变质的作用，但La由于氧化性强难于加入钨铜复合材料之中，因此，如何发挥稀土元素的作用，成为制作该类复合材料的一个技术研究方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种La和Ni强化烧结钨骨架制备的钨铜复合材料，解决了La由于氧化性强难于加入钨铜复合材料之中的难题，提高了钨骨架的强度，明显提高了复合材料的整体合金强度。

本发明的另一目的是提供该种钨铜复合材料的制备方法。

本发明所采用的技术方案是，一种La和Ni强化烧结钨骨架制备的钨铜复合材料，由La、W、Ni及铜组成，总质量为100%，其中铜的质量百分比为25%-35%，La、W、Ni三者之和为65%-75%，且La：Ni：W的质量百分比为0.15-0.6%：0.8%：1。

本发明所采用的另一技术方案是，一种制备上述复合材料的方法，该方法包括以下步骤：

a.按照质量比为6：100的比例称取La和铜，对La和铜进行真空熔炼，熔炼工艺参数为：900-920℃保温15-20分钟，1100-1150℃保温30-35分钟，得到铜镧中间合金；

b.采用甩带的方法将铜镧中间合金制成厚度为33-45μm的薄带，机械剪碎后过149μm筛，而后放入球磨罐中，加入工业酒精，球磨48-72小时，过44μm筛，制成铜镧中间合金粉末；

c.按照La：镍粉：钨粉质量比为0.15%-0.6%：0.8%：1的比例，分别称取步骤b 得到的铜镧中间合金粉末、镍粉及钨粉，将本步骤称取的三种粉末置于混料罐中，加入工业酒精混料，另称取铜镧中间合金粉末、镍粉及钨粉三种粉末总质量2-3倍的非等径磨球进行混料，混料4-6小时，得到混合粉末；

d.将步骤c所制备的混合粉末置于轴向压制的钢制模具内，模压成钨坯，然后在氢气保护下在950-1200℃烧结，得到钨骨架；

e.采用常规熔渗铜工艺，将熔渗金属铜块与钨骨架叠置在一起，放入铺好石墨纸的石墨坩埚中，置于高温氢气氛烧结炉内烧结和熔渗，即得到钨铜复合材料。

本发明的方法，采用La和Ni同时强化烧结钨骨架，以提高钨铜复合材料的强度，从而制备出综合性能优良的钨铜系触头材料，钨骨架连通，且与铜相结合良好，合金硬度，压缩最大应力值增加。

附图说明

图1为钨骨架断口形貌图，其中图1a为950℃未添加稀土元素的断口形貌图，图1b为本发明实施例3添加0.45% La，并在950℃烧结的断口形貌图，图1c为本发明实施例2添加0.3% La，并在1200℃烧结的断口形貌图；

图2为本发明方法与对比方法制备的钨铜材料的组织形貌，其中图2a为未添加稀土元素的钨铜材料组织形貌图，图2b为本发明实施例3添加0.45%La的钨铜复合材料组织形貌图；

图3为本发明方法各实施例制备的钨铜复合材料的电导率与硬度曲线图；

图4为本发明方法各实施例制备的钨铜复合材料的压缩应力与应变曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

本发明的钨铜复合材料的制备方法，按照以下步骤具体实施：

a.按照质量比为6：100的比例称取La和铜，对La和铜进行真空熔炼，熔炼工艺参数为：900-920℃保温15-20分钟，1100-1150℃保温30-35分钟，得到铜镧中间合金；