[发明专利]一种制备高密度钨铜合金的方法

说明书

本发明涉及一种制备高密度钨铜合金的方法，其包括如下步骤：S1、称取钨粉一份和质量为钨粉10～30％的铜粉，混合均匀；S2、在模压模具内壁涂上硬脂酸锌润滑剂，将钨粉与铜粉的混合粉末放入模具内后，置于压力机下，进行压块；S3、将在压力机获得的压坯放入热压烧结炉中进行有压烧结，烧结炉中通Ar气保护，升温至700～800℃进行保温烧结，保持烧结压力为450～560MPa，后随炉冷却；得到高密度钨铜复合材料。本发明的方法提高烧结件的质量和致密度，降低烧结温度，节约资源和成本。

技术领域

本发明涉及一种制备高密度钨铜合金的方法，属于材料制备方法技术领域。

背景技术

钨铜合金是由钨和铜组成的材料，钨具有高的熔点、抗电烧蚀能力强、低的线膨胀系数和一定的强度；铜具有很好的导热性能和导电性能。近年来，钨铜复合材料用作大规模集成电路和微波器件中的散热元件，电火花加工用电极等。钨铜材料在军事上也有很多应用，如电磁炮导轨、导弹引信、药型罩等。钨和铜互不相熔，由它们组成的复合材料是一种典型的假合金，且钨的熔点很高，钨铜合金不能用普通的熔铸法进行生产，因此大多数采用粉末冶金的方法进行生产。

粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末或金属粉末与非金属粉末的混合物作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。钨铜合金的致密化很大程度决定了它的应用价值，致密化程度越高，钨铜合金材料性能越好，应用越广泛。但是致密化并不是决定钨铜合金质量的唯一指标，材料均匀性，裂纹，晶粒尺寸等因素同样对材料的应用产生影响。

从现如今制备钨铜合金的方法来看，先进行模压，再进行高温烧结(约1000℃左右)是较常用的一种制备工艺，但是这种方法存在如下缺陷：(1)初始压坯的致密度较差，容易产生缺陷，初始压坯的有效致密化影响着最终烧结件的密度和质量；(2)烧结温度高，消耗大量能源，浪费资源成本，不利于节约成本和资源，并且由于温度较高，造成晶粒尺寸过大等不利的材料缺陷；(3)真空烧结氛围对烧结炉要求高，增加了工艺难度和投入成本。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种制备高密度钨铜合金的方法，其提高烧结件的质量和致密度，降低烧结温度，节约资源和成本。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种制备高密度钨铜合金的方法，其包括如下步骤：

S1、称取钨粉一份和质量为钨粉10～30％的铜粉，混粉均匀；

S2、在模压模具内壁涂上硬脂酸锌润滑剂，将钨粉与铜粉的混合粉末放入模具内后，置于压力机下，进行压块；

S3、将在压力机获得的压坯放入热压烧结炉中进行有压烧结，烧结炉中通惰性气体保护，升温至700～800℃进行保温烧结，保持烧结压力为450～560MPa，后随炉冷却；得到高密度钨铜复合材料。

如上所述的方法，优选地，在步骤S1中，所述铜粉的质量为钨粉质量的20％。

如上所述的方法，优选地，在步骤S1中，钨粉和铜粉的平均粒度一般为2～30μm。钨粉和铜粉的粉末粒度过小难以制取，而粉末粒度大于30μm不利于最终的致密化，而铜粉颗粒略大于钨粉颗粒有利于材料更快的致密。

进一步地，所述钨粉的平均粒径为5.48μm，所述铜粉的平均粒度为10.6μm。如上所述的方法，优选地，在步骤S2中，所述压力机的压力以每分钟200MPa的压力升至800MPa后进行保压2min后取出压块。加压速度不宜过快避免出现过度加工硬化的现象。

如上所述的方法，优选地，在步骤S3中，所述惰性气体为氩气、氦气、CO₂等。