技术领域:
本发明涉及合金材料领域,具体涉及到一种钨铜合金的制备方法。
技术背景:
w-cu合金是一种由体心立方结构的钨和面心立方结构的铜所组成的既不互相固溶又不形成金属间化合物的两相混合组织,通常被称为伪合金。因此,它既具有钨的高强度、高硬度、低膨胀系数等特性,同时又具有铜的高塑性、良好的导电导热等特性。这种特有的综合性能使w-cu合金在电接触材料和电极材料中得到广泛的应用。
在制备w-cu合金时,通常所采用的钨粉平均粒度为2um左右,铜粉粒度为几十微米,生产工艺为:混粉、成形、烧结、后续加工;或采用钨粉、铜粉分别成形,将铜压坯与钨压坯叠放在高温1200~1300℃下烧结的熔浸工艺等。在这种传统技术中,由于w-cu液相润湿角不为零且w-cu又互不溶解,因此无论是液相烧结或是固相烧结均难以使烧结产品的相对密度大于98%。复压复烧或者后续热加工虽可提高产品密度,但成本增加,效率降低。原始钨颗粒在烧结过程中要长大5~10倍,致使烧结中钨晶粒进一步粗化。这种合金结构不能满足近年来作为高技术用途的w-cu合金的要求。
技术实现要素:
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本发明的目的是针对上述的问题,提供一种钨铜合金的制备方法。
为实现上述目的,所采取的技术方案:
一种钨铜合金的制备方法,其特征在于,采用溶胶凝胶法制备,包括以下步骤:
(1)将钨磷酸十二水合物、五水硝酸铜、柠檬酸按比例混合,溶解于适量的去离子水中,超声波分散60min,后置于80℃的水浴锅中加热,缓慢蒸发得到透明溶胶;
(2)将得到的透明溶胶置于干燥箱中进行真空干燥,得到干凝胶;
(3)将干凝胶粉碎后,在还原性气体保护下进行焙烧,得到钨铜合金粉末;
(4)将钨铜合金粉末进行压制成型,制得钨铜合金生坯;
(5)将钨铜合金生坯在氢气炉中烧结后可以制得钨铜合金。
优选地,一种钨铜合金的制备方法,其特征在于,所述的比例为钨磷酸十二水合物:五水硝酸铜:柠檬酸为1:1.5~3.5:1。
优选地,一种钨铜合金的制备方法,其特征在于,所述的干燥温度为100~120℃。
优选地,一种钨铜合金的制备方法,其特征在于,所述的还原性气体为一氧化碳或氢气中的一种。
优选地,一种钨铜合金的制备方法,其特征在于,所述的焙烧温度600~700℃。
优选地,一种钨铜合金的制备方法,其特征在于,所述的压制成型压力为100~300mpa。
优选地,一种钨铜合金的制备方法,其特征在于,所述的烧结温度为1100~1300℃。
有益效果:
本发明的有益效果在于:使用溶胶凝胶法制备钨铜合金,所制得的w-cu复合粉表现出高的烧结活性,烧结密度可达到99.7%。制得的钨铜合金与传统产品相比其导电性、热导率、抗弯强度以及硬度上都有大幅度提高,尤其是1250℃烧结试样的热导率达到了223.1w·m-1·k-1。
具体实施方式:
为了更好地说明本发明的目的、技术方案和优点,下面将结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
一种钨铜合金的制备方法,其特征在于,采用溶胶凝胶法制备,包括以下步骤:
(1)将钨磷酸十二水合物、五水硝酸铜、柠檬酸按1:1.5:1混合,溶解与柠檬酸相同重量的去离子水中,超声波分散60min,后置于80℃的水浴锅中加热,缓慢蒸发得到透明溶胶;
(2)将得到的透明溶胶置于干燥箱中进行真空干燥,干燥温度120℃,得到干凝胶;
(3)将干凝胶粉碎后,在氢气保护下进行焙烧,焙烧温度700℃,得到钨铜合金粉末;
(4)将钨铜合金粉末进行压制成型,压制成型压力为300mpa,制得钨铜合金生坯;
(5)将钨铜合金生坯在氢气炉中烧结后可以制得钨铜合金,烧结温度为1300℃。
实施例2
一种钨铜合金的制备方法,其特征在于,采用溶胶凝胶法制备,包括以下步骤:
(1)将钨磷酸十二水合物、五水硝酸铜、柠檬酸按1:2:1混合,溶解与柠檬酸相同重量的去离子水中,超声波分散60min,后置于80℃的水浴锅中加热,缓慢蒸发得到透明溶胶;
(2)将得到的透明溶胶置于干燥箱中进行真空干燥,干燥温度110℃,得到干凝胶;
(3)将干凝胶粉碎后,在氢气保护下进行焙烧,焙烧温度650℃,得到钨铜合金粉末;
(4)将钨铜合金粉末进行压制成型,压制成型压力为200mpa,制得钨铜合金生坯;
(5)将钨铜合金生坯在氢气炉中烧结后可以制得钨铜合金,烧结温度为1300℃。
实施例3
一种钨铜合金的制备方法,其特征在于,采用溶胶凝胶法制备,包括以下步骤:
(1)将钨磷酸十二水合物、五水硝酸铜、柠檬酸按1:2.5:1混合,溶解与柠檬酸相同重量的去离子水中,超声波分散60min,后置于80℃的水浴锅中加热,缓慢蒸发得到透明溶胶;
(2)将得到的透明溶胶置于干燥箱中进行真空干燥,干燥温度100℃,得到干凝胶;
(3)将干凝胶粉碎后,在氢气保护下进行焙烧,焙烧温度600℃,得到钨铜合金粉末;
(4)将钨铜合金粉末进行压制成型,压制成型压力为150mpa,制得钨铜合金生坯;
(5)将钨铜合金生坯在氢气炉中烧结后可以制得钨铜合金,烧结温度为1200℃。
实施例4
对本发明的实施例1~3进行性能测试。
最后应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明做了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。