鎢銅合金

鎢銅復(fù)合材料是以鎢、銅元素為主組成的一種兩相結(jié)構(gòu)假合金，是金屬基復(fù)合材料.由于金屬銅和鎢物性差異較大，因此不能采用熔鑄法進(jìn)行生產(chǎn)，一般采用粉末合金技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)。

鎢銅合金有較廣泛的用途，其中一大部分應(yīng)用于航天、航空、電子、電力、冶金、機(jī)械、體育器材等行業(yè)。其次也要用來(lái)制造抗電弧燒蝕的高壓電器開(kāi)關(guān)的觸頭和火箭噴管喉襯、尾舵等高溫構(gòu)件，也用作電加工的電極、高溫模具以及其他要求導(dǎo)電導(dǎo)熱性能和高溫使用的場(chǎng)合 。

采用粉末冶金方法制取鎢銅合金的工藝流程為制粉——配料混合——壓制成型——燒結(jié)溶滲——冷加工。

鎢銅或鉬銅混合粉末經(jīng)過(guò)壓制成型后，在1300-1500°液相燒結(jié)。此法制備的材料均勻性不好、存在較多閉空隙，致密度通常低于98%，但通過(guò)添加少量鎳的活化燒結(jié)法、機(jī)械合金化法或者氧化物供還原法制備超細(xì)、納米粉末能提高燒結(jié)活性，從而提高鎢銅、鉬銅合金的致密度。但鎳活化燒結(jié)會(huì)使材料的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能顯著降低，機(jī)械合金化引入雜質(zhì)也會(huì)降低材料傳導(dǎo)性能；氧化物共還原法制備粉末，工藝過(guò)程繁瑣，生產(chǎn)效率低下，難以批量生產(chǎn)。

注模法

注模法制成了高密度鎢合金。其制造方法是將均勻粒度為1-5微米的鎳粉、銅鎢粉或鐵粉與粒徑為0.5-2微米的鎢粉和5-15微米的鎢粉混合，再混進(jìn)25%-30%的有機(jī)粘結(jié)合劑?。ㄈ缡灮蚓奂谆┧岽祝┳⒛?，用蒸汽清洗和照射法除往粘合劑，在氫氣中燒結(jié)，獲得高密度鎢合金。

氧化銅粉法

氧化銅粉（混合和研磨還原到銅）而不是用金屬銅粉，銅在燒結(jié)壓坯中形成連續(xù)的基體，鎢則作為強(qiáng)化構(gòu)架。高膨脹組分受四周第二組分的制約，粉末在較低溫度的濕氫氣中燒結(jié)。據(jù)先容采用很細(xì)的粉末可以改善燒結(jié)性能和致密化，使其達(dá)到99%以上。

鎢、鉬骨架熔滲法

先將鎢粉或鉬粉壓制成型，并燒結(jié)成具有一定孔隙度的鎢、鉬骨架，然后熔滲銅。此法適用于低銅含量的鎢銅、鉬銅產(chǎn)品。鉬銅與鎢銅相比，具有質(zhì)量小，加工容易，線膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)及一些主要力學(xué)性能與鎢銅相當(dāng)?shù)葍?yōu)點(diǎn)。

雖耐熱性能不及鎢銅，但比一些耐熱材料要好，因此應(yīng)用前景較好。因鉬銅的潤(rùn)濕性比鎢銅的差，尤其是制備低銅含量的鉬銅時(shí)，熔滲后材料的致密度偏低，導(dǎo)致材料的氣密性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性滿足不了要求，其應(yīng)用受到限制 。

由于鎢銅兩種金屬互不相溶，因此鎢銅合金具有鎢的低膨脹性，耐磨性，抗腐蝕性及具備銅的高導(dǎo)電和導(dǎo)熱性，并且適用于各種機(jī)械加工。鎢銅合金可以根據(jù)用戶要求進(jìn)行對(duì)鎢銅配比的生產(chǎn)和尺寸的加工。鎢銅合金一般使用粉末冶金的工藝流程先制粉-配料混合-壓制成型-燒結(jié)溶滲 。

鎢銅電極

焊接電極

鎢銅合金具有耐高溫，耐電弧燒蝕，高比重和高導(dǎo)電導(dǎo)熱性能并且易于機(jī)械加工適用于焊接電極中使用。

鎢銅合金棒

鎢銅是利用高純鎢粉優(yōu)異的金屬特性和高純紫銅粉的可塑性、高導(dǎo)電性等優(yōu)點(diǎn),經(jīng)靜壓成型、高溫?zé)Y(jié)、溶滲銅的工藝精制而成的復(fù)合材料。斷弧性能好,導(dǎo)電導(dǎo)熱好,熱膨脹小,高溫不軟化,高強(qiáng)度,高密度,高硬度。

鎢銅電子封裝片

鎢銅電子封裝材料：既有鎢的低膨脹特性,又具有銅的高導(dǎo)熱特性,其熱膨脹系數(shù)和導(dǎo)電導(dǎo)熱性可以通過(guò)調(diào)整材料的成分而加以改變,從而給材料的使用提供了便利。

鎢銅管

鎢銅合金管在硬質(zhì)合金和難溶金屬中有廣泛運(yùn)用。因鎢銅合金易于機(jī)械加工，所以在表面需要易于切削加工并要求內(nèi)直徑小的情況下，鎢銅管的運(yùn)用發(fā)揮了很大的作用。

鎢銅合金絲

使用注意事項(xiàng)：

1.膠體石墨不能置于鎢銅絲的表面，溫度在1000度以上時(shí)，避免鎢銅線和鐵、鎳、碳放到一起。鎢銅絲必須放于干燥，相對(duì)濕度不應(yīng)超過(guò)室溫的65%，避免與酸或堿性東西放在一起。

2.清理完鎢銅絲后應(yīng)將其放于干燥的器皿中，避免與空氣直接接觸，防止氧化 。

鎢銅合金綜合銅和鎢的優(yōu)點(diǎn)，高強(qiáng)度、高比重、耐高溫、耐電弧燒蝕、導(dǎo)電電熱性能好、加工性能好。采用高品質(zhì)鎢粉及無(wú)氧銅粉，應(yīng)用等靜壓成型(高溫?zé)Y(jié)-滲銅)，保證產(chǎn)品純度及準(zhǔn)確配比，組織細(xì)密，性能優(yōu)異。斷弧性能好，導(dǎo)電性好，導(dǎo)熱性好，熱膨脹小 。

鎢銅合金綜合了金屬鎢和銅的優(yōu)點(diǎn)，其中鎢熔點(diǎn)高(鎢熔點(diǎn)為3410℃，銅的熔點(diǎn)1080℃)，密度大(鎢密度為19.34g/cm³，銅的密度為8.89 g/cm³) ；銅導(dǎo)電導(dǎo)熱性能優(yōu)越，鎢銅合金(成分一般范圍為WCu7~WCu50)微觀組織均勻、耐高溫、強(qiáng)度高、耐電弧燒蝕、密度大；導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能適中，廣泛應(yīng)用于軍用耐高溫材料、高壓開(kāi)關(guān)用電工合金、電加工電極、微電子材料，做為零部件和元器件廣泛應(yīng)用于航天、航空、電子、電力、冶金、機(jī)械、體育器材等行業(yè)。

一、軍用耐高溫材料

鎢銅合金在航天航空中用作導(dǎo)彈、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的噴管、燃?xì)舛?、空氣舵、鼻錐，主要要求是要求耐高溫(3000K~5000K)、耐高溫氣流沖刷能力，主要利用銅在高溫下?lián)]發(fā)形成的發(fā)汗制冷作用(銅熔點(diǎn)1083℃)，降低鎢銅表面溫度，保證在高溫極端條件下使用。

二、高壓開(kāi)關(guān)用電工合金

鎢銅合金在高壓開(kāi)關(guān)128kV SF6斷路器WCu/CuCr中，以及高壓真空負(fù)荷開(kāi)關(guān)(12kV 40.5KV 1000A)，避雷器中得到廣泛應(yīng)用，高壓真空開(kāi)關(guān)體積小，易于維護(hù)，使用范圍廣，能在潮濕、易燃易爆以及腐蝕的環(huán)境中使用。主要性能要求是耐電弧燒蝕、抗熔焊、截止電流小、含氣量少、熱電子發(fā)射能力低等。除常規(guī)宏觀性能要求外，還要求氣孔率，微觀組織性能，故要采取特殊工藝，需真空脫氣、真空熔滲等復(fù)雜工藝。

三、電加工電極

電火花加工電極早期采用銅或石墨電極，便宜但不耐燒蝕，基本上已被鎢銅電極頂替。鎢銅電極的優(yōu)點(diǎn)是耐高溫、高溫強(qiáng)度高、耐電弧燒蝕，并且導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好，散熱快。應(yīng)用集中在電火花電極、電阻焊電極和高壓放電管電極。

電加工電極特點(diǎn)是品種規(guī)格繁多，批量小而總量多。作為電加工電極的鎢銅材料應(yīng)具有盡可能高的致密度和組織的均勻性，特別是細(xì)長(zhǎng)的棒狀、管狀以及異型電極。

四、微電子材料

鎢銅電子封裝和熱沉材料，既具有鎢的低膨脹特性，又具有銅的高導(dǎo)熱特性，其熱膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱導(dǎo)電性能可以通過(guò)調(diào)整鎢銅的成分而加以改變，因而給鎢銅提供了更廣的應(yīng)用范圍。由于鎢銅材料具有很高的耐熱性和良好的導(dǎo)熱導(dǎo)電性，同時(shí)又與硅片、砷化鎵及陶瓷材料相匹配的熱膨脹系數(shù)，故在半導(dǎo)體材料中得到廣泛的應(yīng)用。適用于與大功率器件封裝材料、熱沉材料、散熱元件、陶瓷以及砷化鎵基座等 。

鎢銅合金棒表面經(jīng)過(guò)車(chē)削加工，不得有孔洞、裂紋、分層或夾雜等缺陷，鎢銅合金棒的缺陷及允許偏差符合下表：

經(jīng)過(guò)研究和開(kāi)發(fā)，鎢銅合金的制備技術(shù)已經(jīng)取得很大進(jìn)步，一些新工藝、新技術(shù)也已經(jīng)在生產(chǎn)中推廣和應(yīng)用，但為了滿足日益提高的性能要求和一些特殊條件下的應(yīng)用需求，仍然存有一些問(wèn)題需要進(jìn)行更為深入的研究。首先，應(yīng)加強(qiáng)鎢銅基合金的成形技術(shù)的基礎(chǔ)研究，以指導(dǎo)新技術(shù)的開(kāi)發(fā)。因?yàn)檠芯看蠖嗉性谌绾沃苽涓咝阅艿暮辖鹕?，而忽視了基礎(chǔ)理論的研究，這也就造成了理論與工藝技術(shù)脫節(jié)的局面。例如，開(kāi)發(fā)微合金化的鎢銅基合金的研究中，添加元素對(duì)導(dǎo)電、導(dǎo)熱特性及使用性能的影響，尚需進(jìn)一步深入研究，才能真正為新制備工藝技術(shù)提供理論指導(dǎo)。其次，國(guó)內(nèi)雖然對(duì)新的制備技術(shù)作了一些研究，但普遍研究不夠深入，而且由于所需設(shè)備昂貴，工藝方法較復(fù)雜，難于在工業(yè)化生產(chǎn)中應(yīng)用。因此應(yīng)大力開(kāi)發(fā)高效率、低成本、適用廣、易掌握的制造技術(shù)，以滿足技術(shù)進(jìn)步和實(shí)際生產(chǎn)的需求?？v觀鎢銅合金材料的發(fā)展歷史，隨著基礎(chǔ)研究進(jìn)步和制備技術(shù)改進(jìn)，都使鎢銅合金的性能得到了很大的提高，也為鎢銅合金的應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大提供了更加廣闊的前景 。

鎢銅棒材直徑從1毫米到60毫米，長(zhǎng)度最長(zhǎng)為300毫米。 鎢銅合金棒生產(chǎn)遵循ASTM B702，RWMA class 10，RWMA class 11，RWMA class 12，GB/T8320-2003等標(biāo)準(zhǔn)。