[发明专利]一种球形铜包覆钨复合粉体、制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明属于材料和电镀技术领域，涉及一种铜钨复合粉体，特别涉及一种球形铜包覆钨复合粉体、制备方法及其用途。

背景技术

W-Cu复合材料是由高熔点、低热膨胀系数的钨和高电导率、热导率的铜组成的复合材料，具有高密度、高强度、高硬度和良好的延展性、良好的导电性和导热性、低热膨胀系数等特点。因此，它可以广泛用于航空航天、国防军工、电子信息、冶金和机械加工等各种行业，在国民经济中占有非常重要的地位。

随着现代科学技术的发展，各行业对W-Cu复合材料的性能提出了更高的要求，例如：半导体功率器件不断小型化、高度集成、高功率的发展而导致的高发热率要求有更高的导热性、低膨胀系数和良好的散热性能；为提高钨铜合金的强度和气密性，要求其具有接近完全致密的密度(相对密度大于98％)；为获得特定的物理性能要求，要严格控制该材料的成分和微结构形态；对复杂形状部件的净成形，特别是粉末注射成型技术的应用，则要求严格控制尺寸及变形等。为了适应这些特殊应用的要求，近年来国内外对W-Cu复合材料从材料本身、材料的制取工艺以及新应用等方面进行了大量的研究工作。就材料本身而言，除颗粒均匀性、颗粒尺寸以及原料纯度外，对W-Cu复合材料性能影响较大的是W粉颗粒形貌，致密规则的球形W粉，不仅流动性好，而且堆积密度大，烧结收缩小，制品尺寸形状易控制，密度较均匀。就制备工艺而言，构成由高度致密，且弥散均匀的钨颗粒形成连续骨架，凝固铜围绕钨颗粒间隙呈连续网络分布的特征结构是提高W-Cu复合材料性能的重要条件。因此制备具有网络结构且W粉颗粒为球形的W-Cu复合材料对适应科学技术的发展具有十分重要的意义。

传统的混粉烧结或熔渗工艺均难以达到钨和铜的均匀分布，导致W-Cu复合材料性能降低或不稳定，采用钨铜复合粉体制备W-Cu复合材料可以改善钨和铜分布不均导致的W-Cu复合材料性能降低的问题，传统的钨铜复合粉体的制备多采用机械合金化法、机械-热化学合成法、溶胶-凝胶法等，但这些方法只是将钨和铜混得更均匀一些，均匀分布的问题未得到根本解决。

采用化学镀法也是制备钨铜复合粉体常用的一种方法，通过该方法能够在钨粉表面均匀包覆上一层均匀、致密的铜镀层，并且研究表明球形钨粉的包覆效果更好。利用球形钨粉制备出的铜包覆钨复合粉体流动性好、成分均匀且弥散分布，可以制得高致密、高性能的W-Cu复合材料。所以从材料本身以及材料的制取工艺两方面考虑，化学镀可以满足更高性能的要求，但化学镀其前处理工艺复杂，镀液成分复杂且制备成本高，所以导致难以大规模的生产。

可以看出，制备钨铜复合粉体的方法大都存在着成分均匀性差、过程复杂、步骤繁琐、制备成本高、难以大规模生产等问题。因此，开发生产利用球形W制备W、Cu两相分布均匀并且操作简单的新制备工艺将成为今后的当务之急。

发明内容

为了解决现有技术中制备钨铜复合粉体的过程中存在的制备过程成分均匀性差，过程复杂，步骤繁琐，制备成本高，难以大规模生产等问题，本发明提供了一种球形铜包覆钨复合粉体及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种球形铜包覆钨复合粉体，所述铜包覆钨复合粉体为核壳结构，外壳为铜镀层，内核为钨粉，铜包覆钨复合粉体中钨和铜的质量比为5～95:95～5，例如5:95、10:90、15:85、20:80、25:75、30:70、35:65、40:60、45:55、50:50、55:45、60:40、65:35、70:30、75:25、80:20、85:15、90:10或95:5等。

优选地，所述铜包覆钨复合粉体的铜镀层厚度为0.1～15μm，例如0.1μm、0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm、5μm、5.5μm、6μm、6.5μm、7μm、7.5μm、8μm、8.5μm、9μm、9.5μm、10μm、10.5μm、11μm、11.5μm、12μm、12.5μm、13μm、13.5μm、14μm、14.5μm或15μm等。内核粒径为0.1～100μm，例如0.1μm、0.5μm、1μm、5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、75μm、80μm、85μm、90μm、95μm或100μm等。