钨铜复合粉末制备

钨铜复合粉末制备的超细弥散钨铜复合粉末中每一个颗粒是由铜相和钨相组成,其中钨相以包覆铜相的形式存在,可以达到接近全致密的具有高导热导电性能的钨铜复合制品。对氧化物粉末进行短时高能球磨,快速细化氧化物粉末粒度,经烧结具有均匀的钨相和铜相分布,并且在烧结中可以减少铜相的挥发和损失。制品的最终烧结密度不小于理论密度的99%。

钨铜复合粉末制备方法特征

钨铜复合粉末制备包括钨铜复合氧化物前驱物的制备、高能球磨氧化物粉末的还原、钨铜复合粉末的烧结等步骤,具体工艺流程如下:

1、钨铜复合氧化物前驱物的制备

将钨粉和铜粉按照W-2-30Cu wt%在混料机中混合均匀,在马费炉中空气气氛中在650℃-700℃氧化,得到由CuWO4和WO3组成的混合物,氧化后的混合粉末在高能球磨机中球磨0~12h;

不同球磨剂球磨后氧化物粉末粒度变化(W-20Cu wt%)

球磨时间(h)

酒精

空气

0

3.99

3.99

4

1.28

1.71

8

0.93

1.65

12

0.33

1.8

不同球磨剂球磨后氧化物粉末比表面变化(W-20Cu wt%)

球磨时间(h)

酒精

空气

0

0.33

0.33

4

5.32

0.71

8

10.45

0.8

12

18.98

0.9

2、高能球磨氧化物粉末的共还原

球磨后粉末在H2气氛还原,还原温度为650℃-750℃,经还原后的粉末呈现不规则形状,并且是以钨相包覆铜相的形式存在。复合粉末粒度、氧含量随氧化物粉末球磨时间的变化如下表所示:

复合粉末粒度、氧含量随氧化物粉末球磨时间的变化(酒精球磨10h,还原温度700℃)

球磨时间(h)

复合粉末粒度(um)

比表面m2/g

复合粉末氧含量ppm

0

1.51

0.65

450

4

0.82

2.35

300

8

0.50

8.56

250

12

0.47

12.35

200

3、钨铜混合粉末的烧结

还原粉末经压制得50%~55%相对密度的压坯,在1150℃-1600℃烧结。本发明在固相烧结阶段降低升温速度可以得到高的烧结密度而且几乎能完全消除铜的溢出。具体的最终烧结温度随复合粉末中铜含量的变化而变化。如表所示为其烧结温度和最终烧结密度。

不同铜含量的复合粉末最佳烧结温度及最终密度(氧化物酒精湿磨10h,烧结时间1h)

铜含量wt%

烧结温度℃

最终烧结相对密度%

20~25

1150~1200

>99.4

15~20

1200~1250

>99.1

10~15

1250~1300

>98.6

5~10

1300~1350

>98.4

2~5

1350~1600

>98.1

以上方法的特征在于所用钨粉为还原钨粉或其他较为纯净的钨粉末,所用铜粉为电解铜或还原铜粉;并且是采用酒精作为球磨介质。
钨铜复合粉末制备方法是在减少最终产品中各种杂质的含量的同时提高粉末烧结密度以获取产品的最终性能。对氧化物粉末进行短时高能球磨,快速细化氧化物粉末粒度,制备出高分散的超细钨铜包覆粉末,经烧结具有均匀的钨相和铜相分布,并且在烧结中可以减少铜相的挥发与损失。该粉末压坯经烧结后矿业达到接近全致密的具有高导热导电性能的钨铜制品。本方法的另一个优点在于所生成的钨包铜粉末可以在随后的高温液相烧结过程中避免铜的挥发与泄露而导致的成分组织控制不准,避免最终产品性能的降低。

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