鎢銅合金摘要

         鎢具備高熔點、高密度、高強度、低膨脹系數等特點，而銅則具備良好的導熱性與導電性。鎢銅復合材料兼有鎢與銅之優點，也就是說具備高密度、良好導熱導電性、小膨脹系數等有時，所以被廣泛應用于制作電接觸材料以及電極材料。鑒于全球電器業、電子業的不斷發展，對于鎢銅復合材料的需求數量也在變得愈來愈大。因此，加強鎢銅復合材料制備技術的研究具有十分重要的現實意義。分析鎢銅復合材料制備技術的發展現狀，著重論述鎢銅復合材料的制備方法，并探討鎢銅復合材料制備技術發展趨勢

        所謂鎢銅復合材料，是指以高熔點與高硬度的鎢，結合以高塑性、高導電導熱性的銅粉作為原料，運用粉末冶金技術而制備出來的一種復合型材料。這種材料具有較高的導電導熱性，良好的耐電弧侵蝕性與抗熔焊性，較高的強度與硬度等眾多優勢，被廣泛地應用于開關電器、電加工電極、電子封裝及高密度合金等產品之中。由于鎢銅復合材料的運用范圍正在變得越來越廣闊，這在客觀上對于鎢銅復合材料之設計與制備提出了新的更高的要求

鎢銅復合材料制備技術的發展現狀

        鑒于現代科技的高速發展，對于鎢銅復合材料所具有的性能也提出了新的要求，那就是致密度和散熱率要高，導電導熱要好等等。但是，傳統粉末冶金與熔滲法所制備的鎢銅復合材料已無法滿足以上要求。納米鎢銅復合材料因為具有眾多傳統鎢銅復合材料所難以比擬的性能。比如，可以提高鎢銅復合材料的固溶度，極大地提高燒結的活性，并且降低燒結的溫度，提升燒結的致密度，以上這些均將提高鎢銅復合材料的性能。因為納米技術在快速發展，所以在納米鎢銅復合材料在制備方法上出現了新的突破，比如，功能梯度、劇烈塑性變形等被運用在鎢銅復合材料制備上，使鎢銅復合材料制備技術有新的發展。

鎢銅復合材料的制備方法

        普通燒結法：這種方法屬于傳統意義上的粉末冶金制備方法。其制備步驟如下：一是要把鎢粉與銅粉進行稱量與混合，隨后再壓制成形與燒結。普通燒結法的工藝較為簡單，成本偏低，然而這一燒結方式因為溫度較高，所以容易出現鎢晶粒較為粗大之問題，因而難以獲得成分均勻的那種合金。通過實施機械合金化，能夠讓粉末在壓制與燒結之前得到原子級標準上的均勻與混合。這種在鎢粉中有銅粉存在的一種復合粉，在稍微高于銅熔點之上的溫度在短時間內燒結，就能得到94%以上致密度的鎢銅復合材料，特別是適合低銅含量的鎢銅材料之制備。

        因為超細粉末的表面活性較高，能夠在較低的燒結溫度上與較短的燒結時間條件內來得到致密化。把鎢銅粉末的原料在高溫之下進行氧化以后，通過三至六個小時的高能球磨，再在630℃的條件下還原以得到0.5μm之下均勻分散的一種鎢銅復合粉。把這種復合粉在1200℃的高溫燒結60分鐘之后得到鎢銅合金，致密度達到了99.5%。因為普通燒結設備的要求并不夠高，而且工藝相對較為簡單。因此，這一方法所制備的鎢銅材料只能運用于對于材料性能要求并不高的一些地方。

       熔滲法：這一方法的制備步驟如下：先那鎢粉或者添加混有少量引導銅粉的鎢粉制作成為壓坯，隨后在還原氣氛或者真空當中，在900℃至950℃的條件之下進行預燒結，從而得到相當強度的多孔鎢骨架。把塊狀銅金屬或者壓制好的銅坯放在多孔鎢骨架之上或者之下，在高于銅熔點之上的溫度實施的燒結被稱之為熔滲，而把多孔鎢骨架全部浸沒于熔點比較低的銅熔液之中所得到的致密產品辦法就是熔浸。

       銅熔液在多孔鎢骨架毛細管的作用用，通過滲入鎢骨架中的孔隙當中，從而形成了銅的網絡分布。熔滲密度一般的理論密度為97%至98%，由于燒結骨架當中總是會存在著非常少的封閉孔隙無法為熔滲金屬所填充，而在熔滲之后還可通過冷加工與熱加工進一步地提高材料的密度。當前，這一種工藝方法已經被一些大、中型高壓斷路器與真空開關鎢基觸頭生產當中得到運用。但是，熔浸法的工藝技術難度相對較高，所得到的觸頭材料成分較為均勻，而且性能也比較好。

       熱壓燒結法：熱壓燒結法又被之稱為加壓燒結法，也就是將粉末裝到模腔之中，并在加壓同時讓粉末能夠加熱到正常的燒結溫度或者更低一些的溫度。在通過比較短時間的燒結之后，1鎢銅復合材料制備技術的發展現狀能夠得到致密而且均勻的制成品。熱壓燒結法是把壓制與燒結這兩道工序在同時加以完成，并能在比較低的壓力之下快速得到冷壓燒結狀態之下所難以得到的密度。

       然而，熱壓燒結工藝對于模具的要求比較高，而且耗費比較大，而單件生產的效率又相對較低，所以，在實際生產中并不是經常用到的。比如，在1800℃下的爐膛壓力是18N/mm3，在2h的條件之下獲得的材料理論密度達到了94.6％，而富銅端的銅含量最高值是22.55vo1％。對于鎢銅復合材料來說，熱壓燒結法還需要得到氫氣保護或者真空燒結，因此生產的成本比較高。

       活化燒結法：一般來說，為了加快鎢銅復合材料在燒結當中的致密化進程，完全可通過添加其他類別的合金元素這種方法來加以實現。比如，Co與Fe的活化燒結效果是最好的。究其原因就在于Co與Fe在銅當中的溶解度是有限的，可以和鎢在燒結時形成較為穩定的中間相，并且形成大量具有高擴散性的界面層，并且促進固相鎢顆粒之燒結。對于W-10Cu材料來說，Fe或者Co含量在0.35%至0.5%之時，它的密度、強度與硬度出現了最佳結果。同時，加入到活化劑之中的方式具有多樣性。把鎢粉直接加入到含有活化劑離子的鹽溶液當中，隨后在低溫之下進行烘干，從而能夠得到表面較為均勻的活化劑所覆蓋的鎢顆粒。

       其后，再對已經經過化學涂層處理的粉末壓坯加以燒結，從而得到了致密度達到97%的復合材料。然而，活化劑之加入也就相當于引入了雜質元素，從而導致材料在導電與導熱之時的電子散射作用有所增加，而且明顯地使鎢銅復合材料所具有的熱導性與電導性有所下降。有鑒于此，采取活化燒結法制備的鎢銅復合材料所具有的最大不足就是降低了鎢銅材料所具有的導電性與導熱性。然而，因為這一方法較為簡單，而且生產成本偏低，對于一些性能要求相對較低的鎢銅產品依然具有一定的生命力。

鎢銅復合材料制備技術發展趨勢

       筆者認為，鎢銅復合材料的制備肯定會朝著更高性能的趨勢發展下去。雖然一些新技術因為設備與成本等各種因素的制約，還處在實驗室研究狀態之中，尚未真正達到可以進行規?；a的狀態，但是這一技術的發展前景是可靠的。一是粉末制備技術。比如，熱氣流霧化與熱化學法等先進的制粉技術有希望在制備納米鎢銅復合材料中得到新的突破。前者能夠增長金屬液滴在液相之中的時間，導致粉末能夠經過二次霧化而極大地提升霧化效率，從而容易得到更加細密的粉末粒度，而后者的優勢主要是易于實現混合粉所具有的高分散性以及超細化。二是粉末壓制技術。隨著近年來德國研究所已經制成了流動溫壓技術。這一技術在傳統冷壓工藝的基礎之上，以相當低的成本制成高密度、高性能的粉末冶金方法，然而，在關鍵技術與工藝上還需要進一步加以完善。