[發明專利]一種CuW/ZL101A雙金屬復合材料的制備方法

無效

• 申請號: 201210260510.3
• 申請日: 2012-07-26
• 公開（公告）號: CN102773462A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 梁淑華;鄧穎;鄒軍濤;肖鵬
• 申請（專利權）人: 西安理工大學;西安智通自動化技術開發公司
• 主分類號: B22D19/16
• 分類號: B22D19/16
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 李娜

技術領域

本發明屬于雙金屬復合材料制備的技術領域，具體涉及一種CuW/ZL101A雙金屬復合材料的制備方法。

背景技術

CuW合金是通過粉末冶金燒結熔滲法制備的一類具有高強度和硬度、高的導電性，并具有較強耐電弧燒蝕能力的假合金，廣泛應用于開關行業；尤其是通過熔滲法將其與鉻青銅連接在一起構成的CuW/CuCr整體材料，成為高壓及特高壓開關自力型觸頭的主導材料。但是隨著市場競爭的加劇，觸頭材料居高不下的成本稱為制約高壓開關行業的主要瓶頸之一，因此迫切需要開發低成本的自力型觸頭材料。

ZL101A是鑄造鋁硅合金的一種，其具有良好的鑄造性能，與銅及銅合金具有相近的強度、硬度、耐磨性和導電性，而且比銅及銅合金價格便宜。若將CuW假合金與ZL101A兩種異質材料通過熔接方法連接在一起，制備成CuW/ZL101A雙金屬復合材料，成為部分對電導率要求不高的自力型觸頭的替代品，將有效節約觸頭材料的成本。

由于CuW假合金和ZL101A兩種材料在物理、化學及力學性能等方面存在顯著差異，采用傳統的焊接方法，容易在焊接接頭產生應力集中，導致各種焊接裂紋，并且不可避免存在其它焊接缺陷，無法達到CuW/ZL101A整體觸頭材料的對結合界面強度的要求。因此，需要開發一種高可靠性無缺陷的CuW和ZL101A的界面連接方式。

發明內容

本發明的目的是提供一種CuW/ZL101A雙金屬復合材料的制備方法，解決了現有焊接方法無法實現結合界面無缺陷連接，導致各種焊接裂紋，存在其它焊接缺陷的問題。

本發明的技術方案是，一種CuW/ZL101A雙金屬復合材料的制備方法，按照以下步驟實施：

步驟1，合金錠機加工

將CuW合金錠與ZL101A合金錠分別加工出潔凈的表面，并確保能夠裝進相應尺寸的金屬型坩堝；

步驟2，合金熔接前預處理

首先，用金相細砂紙打磨ZL101A合金鑄錠，除去氧化皮；其次，用流動水沖洗表面殘留物；再次，用超聲波清洗殘留在表面的油污，最后，用溫水洗，進一步除去殘余的油污，CuW合金用磷酸電解腐蝕10-50s；

步驟3，液固熔接

將步驟2預處理完成的兩種合金放置于相應尺寸的金屬型坩堝內，ZL101A合金錠豎直放在CuW合金上方，隨后同金屬型坩堝一起在真空爐中進行立式熔接，

首先，對真空爐抽真空，使真空度不大于5.0×10^-2Pa；以16-18℃/min的升溫速率進行加熱，當爐內溫度達到450℃-500℃時，再以7-10℃/min的升溫速率繼續升溫至670℃-720℃時，保溫30min，然后，向爐中充Ar，當真空管式爐的出氣塑料管所在盛有自來水水瓶中的氣泡穩定后，保溫30min，之后冷卻至常溫，得到CuW/ZL101A雙金屬復合材料；

步驟4，機加工

對經步驟4處理過的CuW/ZL101A雙金屬復合材料進行機加工后，即成。

本發明的特點還在于，

步驟2中電解腐蝕CuW表面的磷酸采用體積濃度為75%的磷酸。

本發明的有益效果是，銅鎢合金和鋁硅合金都是導電、導熱的電工材料，通過對兩者進行一定的表面清潔處理和液固熔接，促進液相與固相互擴散和反應更充分，結合強度高。

附圖說明

圖1為本發明一種CuW/ZL101A雙金屬復合材料的制備方法的工藝流程圖；

圖2為本發明的方法制備的CuW/ZL101A雙金屬復合材料界面過渡層的低倍SEM照片；

圖3是本發明的方法制備的CuW/ZL101A雙金屬復合材料界面過渡層的高倍SEM照片。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行詳細說明。

本發明提供一種CuW/ZL101A雙金屬復合材料的制備方法，是一種低熔點金屬和粉末冶金成型的難熔金屬熔接的方法。首先對CuW及ZL101A合金表面進行潔凈化處理；其次，在真空和Ar氣氛保護環境中進行立式（上ZL101A，下CuW）熔接；最后，冷卻成型。如圖1所示的流程，具體按照以下步驟實施：

步驟1，合金錠機加工

將CuW合金錠與ZL101A錠分別加工出潔凈的表面，并確保能夠裝進相應尺寸的金屬型坩堝；

步驟2，合金熔接前預處理