[发明专利]一种铜包钨钨铜复合粉的制备方法

说明书

技术领域

[0001] 本发明属于粉末冶金技术领域，尤其涉及一种制备铜包钨钨铜复合粉的方法。

背景技术

W-Cu合金由导电性高的铜和难熔金属钨组成，金属钨和铜之间既不相互溶解也不形成金属间化合物，钨和铜只能单体均匀混合，形成假合金（pseudo-alloy）。因此W-Cu合金呈现出钨的耐高温、高硬度、低膨胀系数等优点，和铜的高导热导电性、好的塑性等综合优异性能。因而，钨-铜材料具有出色的抗电弧烧蚀、抗熔焊性和良好的导电、导热性，在中、高压电器、通讯、航空、航天和军工等领域备受关注。目前被广泛应用于电触头材料，电阻焊、电火花加工和等离子电极材料，电热合金和高密度合金，特出用途的军工材料（如火箭喷嘴、飞机喉衬、导弹喷管材料），以及计算机中央处理系统、大规模集成电路的引线框架，固态微波管等电子器件的热沉基片，破甲弹药形罩材料。

钨铜合金的制备方法通常是将钨粉和铜粉球磨混合，再进行成形和烧结，但钨铜合金经过高温烧结也难以达到高致密度，一般还要经过后续熔渗、复压复烧、热挤压等过程进一步提高致密度。这些制造方法容易出现钨铜偏聚,分布不均匀，严重影响W-Cu合金的致密度。为了提高钨铜复合材料的烧结密度，采用添加烧结助剂的方法进行活化烧结，但是活化剂的加入对导热性有很大的损害。

采用钨铜复合粉制造钨铜合金可以改善上述问题。例如，机械合金化法、溶胶-凝胶法、共还原法等。但这些方法只是将钨和铜混合得更加均匀一些，上述问题未得到根本解决。

采用化学镀的方法制备W-Cu复合粉末，在钨粉表面包覆一层均匀、致密的铜镀层。用这种复合粉末制备W-Cu合金，可以避免钨颗粒的直接接触，进一步提高W、Cu的压制、烧结性能，可以制得高致密、高性能的均匀的合金，为制备接近完全致密的W-Cu合金提供了良好的前提条件。对钨粉表面化学镀铜的研究不多，主要是关于钨粉表面处理和络合剂、甲醛、硫酸铜等溶液浓度对沉铜速率的影响。这些基本原理问题已经得到解决，如中国专利ZL200910083113.1。但在工业化大量生产过程中还会存在镀速较慢，镀层薄，铜含量低及镀液不稳定的问题。

发明内容

为了解决以上问题，本发明的目的是提供一种在工业化大量生产过程中能使镀速增快、镀层加厚、铜含量调节范围宽，并能使镀液保持稳定制备铜包钨钨铜复合粉的方法。

本发明的技术方案：一种铜包钨钨铜复合粉的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1：根据铜含量为5-20wt%的钨铜复合粉末中钨、铜各自所占质量，称取相应质量的钨粉，首先用10g/L NaOH浸泡20分钟，然后去除上层溶液，并用去离子水清洗至中性，再用10%HCl浸泡钨粉20分钟，然后去除上层溶液并清洗钨粉至中性，备用； 

步骤2: 根据铜的质量称取相应质量的五水硫酸铜，并用去离子水溶解，备用；其中，五水硫酸铜的加入量应控制在12-15g/L，并根据此范围计算出需要的镀液量；

步骤3：取乙二胺四乙酸二钠和酒石酸钾钠，分别用去离子水溶解，然后混合形成双重络合体系，并将步骤2中制备的硫酸铜溶液在搅拌的条件下缓慢的加入到络合剂溶液中，再用去离子水调至需要的镀液量；其中，控制溶液中乙二胺四乙酸二钠的浓度为42-51g/L，酒石酸钾钠的浓度为20-30g/L； 

步骤4：在搅拌的条件下，将NaOH固体试剂直接加入到步骤3中所得的溶液中，调整溶液pH值在12-14，然后加入二联吡啶，备用；其中，控制溶液中二联吡啶浓度为0.01-0.03g/L；

步骤5：将步骤4所得溶液在恒温水浴中加热到45-60℃，鼓入压缩空气并开启搅拌器，以转速200-350r/min搅拌，同时加入反应所需总溶液的1.5%-2.2%的浓度为37%-40%甲醛和上述步骤1中得到的钨粉，使钨粉均匀的分散在镀液中，待镀液澄清后停止搅拌，静置降温；倒掉上层清液，并用去离子水清洗钨铜复合粉末3次，然后在真空干燥箱干燥，温度控制在50-60℃；

步骤6：将上述步骤中烘干后的粉末在300-400℃氢气炉中还原1-2小时，即得到铜包钨钨铜复合粉。

本发明的有益效果是：由于采用上述技术方案，本发明的制备方法用于在工业化大量生产过程中，增快镀速、镀层加厚、铜含量调节范围宽，并能使镀液保持稳定，适合大范围推广。

附图说明

图1是原始钨粉整体形貌；

图2是单个原始钨粉颗粒形貌；

图3是机械搅拌100升镀液施镀后钨颗粒形貌；

图4是空气-机械搅拌化学镀后铜包钨粉的形貌。