钨铜棒生产
钨铜两种金属的熔点相差很大,钨的熔点为3410℃,远高于铜的沸点且钨铜不相溶,因此钨铜复合材料只能采用粉末冶金方法制备。从提高材料的致密度等性能出发,国外学者对钨铜材料的制备工艺进行了大量研究,主要的制备方法包括熔渗法,活化液相烧结法,化学共沉淀法以及爆炸粉末压实法。
其中我们公司提供的钨铜棒主要采用熔渗法加工,生产流程为:制粉-混料-压制-烧结-熔渗。
其主要生产工艺如下:
熔渗法,也叫溶浸法,是利用毛细管力的作用将熔点较低的金属液润湿填充一定密度和强度的多孔基体骨架,金属液沿颗粒间隙流动填充多孔W股价孔隙,从而获得较致密的材料,采用此方法制备的W-Cu韧性可以大大提高。
熔渗法分为高温烧结钨骨架后渗铜和低温烧结部分混和粉后渗铜两种方法。高温烧结骨架后渗铜是在高温的氢气中烧结压制成形的钨粉,高于铜的熔点使熔融的铜依靠毛细管作用渗入钨骨架。再则,由于烧结温度很高,钨粉还原充分,熔点较低的杂质及不容易还原的低价氧化物都可以通过挥发和热分解出去,经过此方法获得骨架具有较高的强度,在电弧作业中避免了烧损现象的出现。目前,对一些大中型高压断路器和真空开关的钨铜基触头的开发应用已经非常普遍,但是,高温烧结钨骨架法有其不足之处,生产工艺复杂,生产周期长,生产成本较高,局限了其应用。
低温烧结部分混和粉后渗铜是将钨粉混入铜粉和少量烧结添加剂(一般是镍粉),在较低的温度下,在氢气中预烧结,然后将烧结料进行渗铜。这种方法必须保证烧结过程中还原充分和除气,并进行真空下渗铜和高真空下脱气处理,才能获得低气体含量的真空钨铜材料。这种方法所产生的W-Cu合金中,铜沿着钨晶界分布,钨骨架强度不如高温烧结法,作为断路器中的接触材料,易产生烧蚀现象。此法对原材料成分要求较高,否则产品会含有较多的杂质和气体。但这种方法工艺流程简单,适于制造铜含量大20%的W-Cu合金。
总的来说,熔渗烧结存在一定缺陷,液相铜仅靠钨骨架孔隙的毛细管作用渗入,致密化速度较慢,致密化程度较低。铜凝固相粗大且分布不太均匀,而高温烧结又会使钨颗粒聚集长大,形成粗大不均匀组织,液相铜过分溢出使成分发生偏析,并且高温下尺寸变形严重。
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