钨铜合金作为电极材料要求具有良好的致密性、耐磨耐腐蚀性和良好的导电性。本文探讨了细颗粒钨粉制备高性能钨铜电极的工艺技术路线包括研究粉末粒度、高性能钨骨架的制备、合理的熔渗工艺、添加金属素对性能的影响等四个部分。通过金相显微技术、扫描电镜分析等现代分析手段开展了大量的实验工作及理论分析制备出了性能较高的钨铜复合材料。

 

什么是钨铜复合材料？

 

首先阐述了三种不同粒度的钨粉粉末(265μ、432μ、826μ)对钨铜合金性能的影响。实验表明粉末粒度越细其密度、硬度越高但是导电性能较差组织的不均匀度也随之增加。其中对于W-30C(W70钨铜)密度和硬度以钨265μ粉粒时最高分别为1473和HB222但此时电导率较低为226IACS。

 

其次对粒直径为265μ的钨粉进行了钨骨架制备的研究考察了压力、烧结温度对骨架性能的影响得出了制备钨骨架的最佳工艺条件：采用265μ的钨粉在410MPA压力下压制钨骨架氢气氛下在1300℃温度下进行烧结。

 

然后对粒径为265μ的钨粉制备的钨骨架进行了熔渗工艺的研究分别考察了不同工艺因素温度、时间、气氛以及后处理对钨铜合金性能的影响。通过实验得到熔渗的最佳工艺条件氢气氛下在1350℃熔渗钨骨架熔渗时间为80MIN。熔渗后的样品在800℃下进行退火处理。

 

添加活化素通常有利于合金的烧结及性能的提高。基于此本论文讨论了添加微量的CO粉及N粉对钨铜合金制备及其性能的影响。结果表明添加微量的、能显著提高钨铜合金的密度、硬度但大大降低了合金的电导率因此添加C、N不利于高性能钨铜电极的制备。

 

钨铜合金的性能及应用

 

钨铜复合材料是由钨与铜所组成的既不互溶又不形成金属间化合物的两相单体均匀混合的组织一般称为钨铜假合金。正是由于这些特点使得钨铜复合材料成为既具有钨的耐高温、高强度、高密度等特性又具有铜的高导电导热性、好的塑性等综合性能的材料。钨与铜单质金属的性能见表1-1而且这种综合性能还可以通过改变其组成成分的比例而加以调整。因而钨铜合金被广泛应用。钨铜合金的性能见表1-2。

 

钨铜复合材料应用十分广泛其中主要集中在以下几个方面：

 

1、电触头材料

 

电触头材料亦称触点或接点是高、低压电器的关键件担负着接通和分断电流的作用直接影响着开关、电器的可靠性和使用寿命。钨铜合金触头在燃弧过程中表层低熔点的铜首先熔化由于毛细管作用被吸附在钨骨架毛细管孔中在电弧高温作用下蒸发并带走大量热量使钨骨架冷却从而使触头具有良好的开断性能。钨骨架由于熔点很高在电弧中的烧蚀极小即使局部温度过高也不会发生熔焊从而保证了开关性能的稳定性、可靠性和长寿命。而且钨含量越高抗烧损的性能越好但电导率低具体的使用要进行具体的选择。目电触头用钨铜材料除了常规的高压电器开关外其主要的发展是：一是超高压用的钨铜电触头即由50万伏为主向100万伏甚至200万伏以上发展二是中等电压用的真空钨铜材料。

 

2、电极材料

 

钨铜合金可作为电阻焊电极、电火花加工电极、等离子电极等电极材料。作为电火花加工电极目己成为钨铜复合材料的主要应用之一。在电火花加

 

工的过程中电极材料的作用是输送加工脉冲并以自身最小的损耗去蚀除工件。钨铜材料具有加工速度快、加工质量高、电极材料损耗小等优点因此

 

对于高转速工模具及难加工材料的精加工等有明显优势。

 

3、高温材料

 

钨铜材料在高温3100℃或者更高使用时其两相组织中所含有的铜将发生汽化而吸收大量的热量从而显著降低钨铜器件表面的温度保证了钨铜材料在高温下的应用。因此钨铜材料的一个重要的用途是作为火箭、导弹等高温高速气流烧蚀、冲刷的高温器件如燃气舵、***管、喉衬、鼻锥等。另外：还可以用作坦克穿甲弹的药型罩、增程炮的尾***管、电磁炮的轨道材料。

 

4、电子封装及热沉材料

 

来随着微电子信息技术的发展对电子封装材料的要求越来越高。由于钨铜合金的热膨胀系数同硅片、BO、GA等材料的热膨胀系数非常接热传导系数高并且可通过调整钨铜含量调整上述两个系数所以钨铜合金成为在特殊领域电子件的理想封装材料作为基片、连接件和散热组件广泛应用于计算机处理系统、大规模集成电路和大功率微波器件中。

 

5、其他材料

 

根据钨铜复合材料等各项特性各种新的可能应用还在不断的研究和开发如它可以作为重载荷滑动摩擦轴套的加强筋用作高速旋转和运动的固体密封件各种仪器仪表中要求无磁、低膨胀、高弹性模量、防辐屏蔽等特殊要求的零部件正在发展中的实验聚合反应堆正在研究当中的可以承受和传递大热流的装置材料。另外在激光器、通设备、办公设备以及体育和运动器件如作为高尔夫球的配重块也都可以找到钨铜复合材料的应用。

在贵金属投资中，黄金白银占的是主要地位，但是专家预计，在未来，易车磷青铜C5440价也将成为主导，如果在未来，电动车时代到来，那么作为传导好的铜将成为新贵。