[发明专利]一种高致密性钨铜合金材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高致密性钨铜合金材料及其制备方法和应用，包括70~85份钨粉、12~25份铜粉、0.1~1份氧化铈粉、0.1~1份钴粉。所述的钨铜合金材料具有良好的致密度、弯曲强度，结构致密，组织均匀；通过在钨铜合金中加入氧化铈粉、钴粉能够有效弥补填充钨与铜之间、钨与钨之间的孔隙，提高钨铜间的润湿性，提高整体合金粉末的烧结性能，显著提高致密度以及强度；在本发明的配方体系下，通过使用不锈钢磨球以及采用丙酮作为研磨介质，能够最为有效的控制杂质的产生，通过湿法高能球磨改善钨粉的棱角，钨粉、铜粉、氧化铈粉、钴粉的结构得到进一步细化，松装密度变大，表面能降低，便于后续的烧结，促进烧结致密化。

技术领域

本发明涉及合金材料技术领域，具体涉及一种高致密性钨铜合金材料及其制备方法和应用。

背景技术

钨铜具有非常好的导热性、导电性、抗电弧烧蚀能力、高温性能、塑性及其加工工艺性被作为电接触材料等，由于该合金与半导体硅材料具有非常相似的热膨胀系数而成为广泛应用的热沉材料、封装材料，因为高密度、高声速和高塑性被应用为破甲弹药型罩材料。

钨和铜的熔点、热膨胀系数相差大，两种金属元素互不相溶，W和Cu组成的复合材料是一种典型的假合金。

中国专利CN106141161A公开了一种用于制备电触头的铜碳化钨粉材料，包括碳化钨粉12～30份、铜粉16～27份、锡5～13份、钼粉3～17份、粘结剂2～10份、钴5～11份、金属陶瓷4～10份、稀土3～10份、铝硅金属间化合物3～9份、镍1～9份、铈1～8份、还原剂1～8份、碳酸锂1～9份、氧化镧1～9份。其用来解决的问题是：提高材料的耐电弧烧损能力、抗熔焊性和耐电磨损性能；其不可避免的用到了其他诸如锡、钼粉、粘结剂、金属陶瓷、稀土等其他原料，通过粘结剂粘合合金粉末，无法有效去除，会显著影响材料致密度，一般采取加热融化的方式去除，加热去除会产生气泡，也会显著影响致密度。

中国专利CN105063411B公开了一种钨铜钴合金粉的制备方法，其按照重量百分比计，包括40～80％的结晶钨粉、16～60％的雾化铜粉和2～4％的羰基钴粉，其原料结晶钨粉为钨粉中最粗的一种规格。其并不同于本发明所述的钨粉，同时雾化铜粉并不同于本发明所述的铜粉，羰基钴粉也不同于本发明所述的钴粉，由于原料的不同，其制备工艺也与本发明大相庭径。

粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末或金属粉末与非金属粉末的混合物作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。钨铜合金的致密化很大程度决定了它的应用价值，致密化程度越高，钨铜合金材料性能越好，应用越广泛。但是致密化并不是决定钨铜合金质量的唯一指标，强度等因素同样对材料的应用产生影响。

发明内容

本发明提供一种高致密性钨铜合金材料及其制备方法和应用，所述的钨铜合金材料具有良好的致密度、弯曲强度，结构致密，组织均匀。

本发明解决其技术问题采用以下技术方案：

一种高致密性钨铜合金材料，按重量份计，包括70~85份钨粉、12~25份铜粉、0.1~1份氧化铈粉、0.1~1份钴粉。

作为一种优选方案，所述高致密性钨铜合金材料按重量份计，包括75~85份钨粉、15~25份铜粉、0.2~1份氧化铈粉、0.2~1份钴粉。

作为一种优选方案，所述高致密性钨铜合金材料按重量份计，包括78.9份钨粉、20份铜粉、0.6份氧化铈粉、0.5份钴粉。

本发明的发明人在大量的研究中惊奇的发现，通过在钨铜合金中加入氧化铈粉、钴粉能够有效弥补填充钨与铜之间、钨与钨之间的孔隙，提高钨铜间的润湿性，提高整体合金粉末的烧结性能，显著提高致密度以及强度。

作为一种优选方案，所述高致密性钨铜合金材料按重量份计，包括80.7份钨粉、18份铜粉、0.8份氧化铈粉、0.5份钴粉。