[发明专利]钨铜合金的制备方法及制备设备

说明书

本发明提供了一种钨铜合金的制备方法，将电子束熔炼炉抽真空，利用电子枪组件向铜原料发射电子束，使铜液化并蒸发，形成铜蒸气；利用电子枪组件向钨原料发射电子束，使钨液化并蒸发，形成钨蒸气；钨蒸气与铜蒸气混合，得到铜钨混合蒸气，经过快速冷却降温后，铜钨混合蒸气凝固成为铜钨合金。还提供了一种钨铜合金的制备设备，包括电子束熔炼炉，所述电子束熔炼炉的顶部设置有电子枪组件，底部设置有原料放置机构，侧壁设置有进料机构，所述进料机构的出料端与原料放置机构相连。电子束熔炼本身具有提纯、精炼的作用，因此本发明的铜原料和钨原料可以是低成本的回收料，成本比只使用粉末冶金降低15％以上。

技术领域

本发明涉及钨铜合金制备技术领域，尤其是一种钨铜合金的制备方法及制备设备。

背景技术

钨铜合金是钨和铜组成的合金，常用钨铜合金的含铜量为10％～50％。钨铜合金具有很好的导电导热性，较好的高温强度和一定的塑性。在很高的温度下，如3000℃以上，合金中的铜被液化蒸发，大量吸收热量，降低材料表面温度。所以这类材料也称为金属发汗材料。由于钨和铜的熔点不同，所以制备效率低，成本高。现在的制备方法包括粉末冶金法，注模法，氧化铜法，钨、钼骨架熔渗法。尤其是因钼铜的润湿性比钨铜的差，制备低铜含量的钼铜时，熔渗后材料的致密度偏低，导致材料的气密性、导电性、导热性满足不了要求，其应用受到限制。并且采用粉末冶金方法制取钨铜合金的工艺流程为制粉—配料混合—压制成型—烧结溶渗—冷加工。工艺过程繁琐，生产效率低下，难以批量生产。

申请号为200610136919.9的专利提供了一种制备铜为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，具有98％以上的高致密度，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。然而，该发明存在工艺流程长，钨铜合金骨架的孔隙率大，铜与钨的含量调节难，导电导热能力仍有待提高。另外，其生产成本仍较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种成本更低的钨铜合金的制备方法及制备设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：钨铜合金的制备方法，将电子束熔炼炉抽真空，利用电子枪组件向铜原料发射电子束，使铜液化并蒸发，形成铜蒸气；利用电子枪组件向钨原料发射电子束，使钨液化并蒸发，形成钨蒸气；钨蒸气与铜蒸气混合，得到铜钨混合蒸气，经过快速冷却降温后，铜钨混合蒸气凝固成为铜钨合金。

进一步地，将铜原料和钨原料同时放入电子束熔炼炉，铜原料和钨原料之间具有间距，利用两组电子枪组件分别向铜原料和钨原料发射电子束，使得铜和钨同时液化并蒸发，产生铜蒸气和钨蒸气。

进一步地，电子束熔炼炉内腔的上部设置有水平的基板，所述基板的下表面设置有隔热层，基板内部设置有波浪形的冷却管，铜钨混合蒸气运动至基板的上方时，向冷却管中通入冷却介质，将基板上方的铜钨混合蒸气快速冷却至低于铜的熔点，使铜钨混合蒸气凝固并附在基板的上表面。

进一步地，铜原料和钨原料呈饼状，电子枪组件的电子束对铜原料和钨原料进行环状扫描，对铜原料的扫描速度为5min-20min每转，对钨原料的扫描速度为10min-20min每转。

进一步地，向铜原料发射电子束的电子枪组件的功率为10kw-30kw，向钨原料发射电子束的电子枪组件的功率为30kw-140kw。

进一步地，铜原料和钨原料全部蒸发后，继续电子枪组件发射电子束，持续1小时以上，再对铜钨混合蒸气进行冷却降温。