[发明专利]一种熔渗烧结钨铜复合材料表面覆铜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钨铜复合材料的制备方法，尤其涉及一种通过熔渗烧结法生产钨铜复合材料的方法。

背景技术

钨铜粉末冶金复合材料是由高熔点、高硬度的钨和高导电、高导热率的铜所构成的假合金，因其具有良好的耐电弧侵蚀性、抗熔焊性和高强度、高硬度等优点，目前被广泛地用作电触头材料，电阻焊、电火花加工和等离子电极材料，电热合金和高密度合金，特殊用途的军工材料(如火箭喷嘴、飞机喉衬)，以及计算机中央处理系统、大规模集成电路的引线框架，固态微波管等电子器件的热沉基片。

公开号为CN1995438，公开日为2007年7月11日的中国发明专利申请公开了一种制备铜为25wt％～40wt％、余量为钨的高铜含量钨铜合金的方法，采用5wt％～20wt％、纯度≥99.5％、粒度为15μm～20μm的铜粉，和与所述的钨铜合金中的钨具有相同质量百分比、纯度≥99％、粒度为3～6μm钨粉，均匀混合后模压成型，孔隙度λ控制在35％±2％的压坯预烧结得到钨铜合金骨架，计算渗铜量，将纯度≥99.5％，粒度<76um的铜粉模压成与骨架表面尺寸相同的铜片置于钨铜合金骨架上，装入石墨坩埚中，采用氧化铝填埋后进行升温渗铜；获得的高铜含量钨铜合金，传导性能优异，适合于电触头和电极材料、电子封装材料、高温发汗材料等。

公开号为CN103409676A，公开日为2013年11月27日的中国发明专利申请公开了一种提高钨铜合金热导率的方法，包括如下步骤：步骤一，采用粉末冶金法制备的钨铜合金，其中钨的质量分数为80-85％，其余为铜；步骤二，将粉末冶金法制备的钨铜合金进行超高压热处理，超高压的压力为3.0-5.0GPa，超高压下加热温度为820-900℃，保温20-30min，并在超高压下自然冷却至室温；步骤三，将上述超高压热处理后的合金材料放入氮气保护的常压电阻炉中加热到450-550℃，时效处理90-120min，自然冷却到室温。该发明针对粉末冶金法制备的钨铜合金致密度不高、导热性能较低的问题，主要采用超高压热处理工艺，可实施性强，工艺简单，质量稳定，能较大幅度提高钨铜合金热导率。

但是上述发明专利申请生产出来的钨铜合金熔渗密度一般为理论密度的97％～98％，并不能达到98％以上，而钨铜合金熔渗密度更高，其性能更加优越，特别是用于火箭喷嘴或者飞机喉衬时，需要更高熔渗密度的钨铜合金，熔渗密度还有提高的空间。

上述生产工艺需要超高压以及需要氮气保护，使得整个生产工艺不易控制，且生产成本较高，耗时较长，生产效率较低。

生产出来的钨铜合金由于钨的含量高于铜的含量，在焊接时，其焊接性能较差。

发明内容

为了克服上述现有钨铜合金熔渗密度不能达到98％以上的缺陷，本发明提供了一种熔渗烧结钨铜复合材料表面覆铜的方法，本发明通过在熔渗烧结钨铜复合材料上覆铜的方法，将钨铜复合材料的熔渗密度提高到99％以上，完全满足一些特殊设备部件(例如火箭喷嘴或者飞机喉衬)的要求，大大延长这些特殊设备的使用寿命。

一种熔渗烧结钨铜复合材料表面覆铜的方法，其特征在于：包括如下工艺步骤：

步骤一，配制钨粉与铜粉的混合料

将钨粉和铜粉进行混合，得到的混合料中，以重量百分比计，其中钨粉的含量为65-85％，铜粉的含量为15-35％；

步骤二，制备钨骨架压坯

将步骤一制得的混合料加入成形剂经喷雾干燥制粒后，在模具中压制成形，压制压力150～400MPa，得到钨骨架压坯；

步骤三，制备烧结熔渗剂

将无氧铜冲压成铜排作为烧结熔渗剂；

步骤四，烧结

将烧结熔渗剂叠放在钨骨架压坯上面后放入石墨模具中，然后在真空炉中进行烧结，得到钨铜复合材料，该钨铜复合材料由钨铜合金层和铜层构成，铜层覆盖在钨铜合金的表面上。

在步骤四中，真空炉的温度为1000℃-1500℃，烧结时间为50min-75min，得到的铜层的厚度为0.3～5mm。

在步骤四中，真空炉的温度为1250℃，烧结时间为60min，得到的铜层的厚度为0.3～5mm。

所述成形剂为聚乙烯醇，聚乙烯醇的加入量为钨粉的wt10％。聚乙烯醇的加入量为钨粉的wt10％，指得是加入的聚乙烯醇的重量是钨粉重量的10％。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：