[发明专利]一种高铜-低钨Cu-W复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种高铜‑低钨Cu‑W复合材料的制备方法，属于金属及其复合材料领域，首先制备Cu质量分数为30%的高钨‑低铜纳米复合粉末，以硝酸铜和钨酸钾为原料，配制成溶液并混合，经调pH值后，水热反应，经水洗、沉淀、干燥、焙烧得到WO₃‑CuO混合粉末；再将WO₃‑CuO混合粉末经氢气还原后得到高钨‑低铜纳米复合粉末；然后在高钨‑低铜纳米复合粉末中掺入纳米Cu粉，然后均匀混合，得到高铜‑低钨纳米复合粉末。经热等静压烧结后，得到高性能高铜‑低钨复合材料。本发明工艺过程简单，所制备的高铜‑低钨复合材料，其性能明显优于公开报道的同成分复合材料的性能指标，具有十分广阔的应用前景和推广价值。

技术领域

本发明属于金属及其复合材料材料领域，具体地，涉及一种高铜-低钨Cu-W复合材料的制备方法。

背景技术

W-Cu复合材料兼具金属W的高熔点、高密度、高强度、耐烧蚀和金属Cu的高导电、高导热等特点，从而在军工、电子、航空航天、机械等工程领域得到了广泛应用。近年来，随着科技发展日新月异，高铜-低钨Cu-W复合材料因拥有一系列优异性能，使用范围越来越广，逐渐成为人们的研究热点之一。但截至目前，高铜-低钨Cu-W复合材料的开发进展缓慢，主要原因是W与Cu原子不固溶，且熔点相差很大，很难制备出高性能高铜-低钨Cu-W复合材料。

目前，高铜-低钨Cu-W复合材料主要采用Cu粉和W粉直接机械混粉或CuO和WO₃直接机械混粉再热还原得到高铜低钨复合粉体，然后烧结成材料，往往因为Cu相与W相结合力较差导致其性能较低。众所周知，高温高压水热反应可用来制备具有Cu包W核壳结构的W-Cu复合粉末，形成该核壳结构可极大提高材料中W相与Cu相的结合力，有利于复合材料性能的提高。但水热法存在技术上的局限性，如Cu离子流失，只能制备低铜型W-Cu复合粉末，其铜含量一般小于30%。中国专利CN106077695B公开了一种以硝酸铜、偏钨酸铵和草酸为原料制备高铜钨铜纳米复合粉末的方法，工艺控制非常繁琐，而且由于草酸在液体中的溶解度很低，必将导致复合粉体的生产效率非常低，也将严重影响随后制备复合材料的生产效率。为满足科技发展对高铜型Cu-W复合材料的需求，很有必要创新其制备工艺。

目前，高铜低钨Cu-W复合材料的烧结方法主要采用无压烧结（真空烧结或气氛烧结），然后通过进一步的变形手段来改善其性能以满足使用要求，工序繁琐，生产周期长。热等静压是一种高性能材料生产和新材料开发不可或缺的手段，可以直接粉末成型，使用氮气或氩气作加压介质，使粉末直接加热加压烧结成型，工件可以达到接近100%致密化，整体力学性能优异，无需进一步热变形来提高性能，工艺简单且流程短，有利于提高生产率和大规模推广。目前，高铜低钨Cu-W复合材料的这种烧结方法尚未见公开报道。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种高铜-低钨Cu-W复合材料的制备方法，所述制备方法将水热法与机械混合相结合来制备高铜型W-Cu复合粉末，采用采用热等静压烧结将复合粉末烧结成型，制备出高性能的高铜-低钨Cu-W复合材料，工艺简单流程短，含量精准可控，适用于大规模工业生产。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

一种高铜-低钨Cu-W复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、按照W与Cu的重量百分比为7:3的比例称取钨酸钾和硝酸铜；分别在钨酸钾和硝酸铜中加入蒸馏水，并用电磁搅拌器进行搅拌，得到钨酸钾水溶液和硝酸铜水溶液；将所述钨酸钾水溶液缓慢倒入硝酸铜水溶液中，并用电磁搅拌器进行不断搅拌，混合均匀得到悬浊液；使用氨水将所得悬浊液的pH值调节为5.0-5.5，备用；