簡述鎢銅工藝及應用
鎢銅合金(MoCu alloy)是鎢和銅的合金,鎢和鎢均為難熔合金(鎢熔點3410℃,鎢熔點2615℃),元素周期表中同為VIB族,化學性質極為相近,鎢銅和鎢銅應用范圍很大一部分重合,兩者相差較大的是密度(鎢的密度為19.3g/cm3,鎢的密度為10.2 g/cm3),故鎢銅適合做高比重材料,高比重材料多以鎢做主要成分,而鎢銅質量輕,經常作為航天、航空儀表的配件。鎢銅已規模應用的有高壓真空開關用電工合金、微電子封裝熱沉材料、線切割電極絲,以及儀器儀表元器件。
鎢銅主要應用有:
1高壓真空開關用電觸頭材料
在高壓真空開關用電觸頭材料行業中,國內用鎢銅、鎢銅材料頂替銀鎢等銀合金電觸頭材料,鎢銅在真空負荷開關中得到大范圍的應用,部分真空滅弧室選用鎢銅(12KV,630A)作為真空接觸器觸頭材料,現已得到廣泛的認可。鎢銅由于適當的真空滅弧分斷能力、良好的耐電壓強度以及抗熔焊能力,其市場容量在不斷的擴大,陜西中天火箭技術有限責任公司在2004年已成為國內較大的高壓真空開關用鎢銅生產商。
2微電子材料
鎢銅和鎢銅一樣,均具有低的膨脹特性(鎢的熱膨脹系數5.0x10-6/℃,鎢的熱膨脹系數4.5x10-6/℃),又具有銅的高導熱特性,其熱膨脹系數和導熱導電性能可通過成分調節。根據需要,兩者均廣泛用作集成電路、散熱器、熱沉材料。
鎢銅的制備工藝,與鎢銅類似,目前主要有兩種工藝:燒結熔滲法和粉末冶金法。
1燒結熔滲法
直接將鎢粉壓制成形,在高溫惰性氣氛中燒結成多孔鎢坯,然后在真空或惰性氣氛條件下高溫滲入銅液,若較終氣孔率控制在3%以內,后繼還須真空除氣。通過燒結鎢坯空隙度可調節滲入的銅含量,對于銅含量大于30%以上的鎢銅,如MoCu50,鎢坯不能形成致密骨架,用混入微量銅進行壓制燒結熔滲。
此種方法優點是骨架良好,組織均勻,耐電弧,抗熔焊,缺點是成本偏高。
2粉末冶金法
按所需的成分混好鎢粉和銅粉,然后壓制成形,直接燒結成產品。也可用氧化鎢和氧化銅的混合粉還原得到的鎢銅粉壓制燒結,這種工藝組織更致密均勻。銅含量高的鎢銅可復壓提高密度,銅含量低的鎢銅需超細粉末或機械活化提高其燒結性。
由于原材料中含有氧,所以要在還原氣氛中還原,一般工業用氫氣,在鎢銅中生產的H2O難以擴散到空氣中,所以產品缺陷較多,氣孔率偏高,微觀組織部分偏析,在真空開關中,要求電觸頭在真空條件下電弧燒蝕時極低的放氣特性,故一般不選用該工藝。該種工藝主要優點是工藝簡單。