[发明专利]一种掺杂纳米铁粉的铜钨合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于新材料技术范围，特别涉及一种掺杂纳米铁粉的铜钨合金及其制备方法。

背景技术

铜钨合金是一种粉末冶金工艺制造的钨和铜的假合金，在导电导热性能和高温强度方面，具有优异的综合性能，此外，铜钨合金还具有热膨胀系数小、耐电弧烧蚀性能优良的特点，其金属切削性能良好，便于加工。铜钨合金有较广泛的用途，其中一大部分应用于航天、航空、电子、电力、冶金等行业。比如：电加工的电极、高温模具、电力开关的触头元件等。耐烧蚀性能是铜钨合金的最主要性能。

片状纳米铁粉外观为黑色粉末,在电镜下显示为片状,厚度约20nm,边长约200nm.在铜钨中掺杂铁钴镍元素，可以起到活化烧结的作用，提高钨骨架的强度和熔渗合金的相对密度，从而有效提高铜钨合金的耐电弧烧蚀能力。但是，掺杂铁钴镍有造成铜钨合金电导率下降的风险，通常控制掺杂元素不超过重量比0.5％，由于铜钨是假合金，粉末冶金制造过程中，微量的掺杂元素添加其中，均匀化比较困难。由于纳米态金属的分散性好，掺杂纳米态金属有利于掺杂物弥散分布，更能发挥活化烧结作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种掺杂纳米铁粉的铜钨合金及其制备方法，其特征在于，该铜钨合金为掺杂微量纳米铁粉的三元钨铜合金，该铜钨合金为掺杂微量纳米铁粉的三元钨铜合金，掺杂纳米铁粉的钨铜合金配方比例：钨含量60-90wt％，铁含量0.1-0.45wt％，余量为铜；配料时先加入0-15wt％的铜，其余的铜含量在后续的熔渗过程中渗足；其制备方法包括如下步骤：

1)按照上述比例配料，具体包括：

1.1首先按照钨含量60-90wt％和铜含量0-15wt％的比例配料，混合均匀待用；然后将含量0.1-0.45wt％纳米铁粉的各含量分别溶于100ml乙醇中，搅拌均匀，成为溶液A；

1.2按照1:9比例将90ml丙三醇加入810ml乙醇中，80℃水浴加热完全溶解，成为溶液B；

1.3然后将100ml溶液A，加入900ml溶液B中，混合为1000ml溶液C，继续用80℃水浴加热混合均匀；如此，将纳米铁粉即混合于乙醇和丙三醇的溶剂中，丙三醇同时作为合金粉末的粘结剂使用；

1.4将按照“100ml溶液C/公斤铜钨粉”的比例倒入经过均匀混合的铜钨粉末中，搅拌均匀、风干、过40目筛，得到粘结的铜钨粉；

2)骨架烧结

将步骤1.4得到的铜钨粉压制成坯料，放入还原性气氛烧结炉中，按照如下工艺烧结：

2.1以6-8℃/分钟的速度升温至350℃保温0.5h，以排除粘结剂；

2.2以10-13℃/分钟的速度升温至1000℃，保温0.5h，进行预烧结；

2.3以6-10℃/分钟的速度升温至1400℃，保温1h，进行骨架烧结；

2.4随炉冷却，室温取出；

3)熔渗烧结

将略大于熔渗铜含量的铜块，放置在经过骨架烧结的坯块上，以耐热温度超过1600℃的白刚玉覆盖，升温到1400℃进行熔渗烧结，保温时间2H，然后随炉冷却到常温，机加工方式去除多余的铜，即可得到合格的产品。

本发明的有益效果是本发明掺杂纳米态铁粉有利于掺杂物弥散分布，更能发挥活化烧结作用，克服超细粉末具有团聚现象，很难均匀混合到铜钨粉中的不足，提高钨骨架的强度和熔渗合金的相对密度，从而有效提高铜钨合金的耐电弧烧蚀能力。

具体实施方式

本发明提供一种掺杂纳米铁粉的铜钨合金及其制备方法，该铜钨合金为掺杂微量纳米铁粉的三元钨铜合金，掺杂纳米铁粉的钨铜合金配方比例：钨含量60-90％，铁含量0.1-0.45wt％，余量为铜；配料时先加入0-15wt％的铜，其余的铜含量在后续的熔渗过程中渗足；下面以配置1kg铜钨粉为实施例说明如下。

实施例1

1)按照表1比例配料，

表1铜、钨、铁配比

具体步骤包括：

1.1首先按表1中钨含量和铜含量的各比例配料，分别混合均匀待用；然后将含量0.45wt％的纳米铁粉分别溶于100ml乙醇中，搅拌均匀，成为溶液A；

1.2按照1:9比例将90ml丙三醇加入810ml乙醇中，80℃水浴加热完全溶解，成为溶液B；

1.3然后将100ml溶液A，加入900ml溶液B中，混合为1000ml溶液C，继续用80℃水浴加热混合均匀；如此，将纳米铁粉即混合于乙醇和丙三醇的溶剂中，丙三醇同时作为合金粉末的粘结剂使用；