[發明專利]一種提高鎢銅合金熱導率的方法

無效

• 申請號: 201310316477.6
• 申請日: 2013-07-26
• 公開（公告）號: CN103409676A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 李小雷;王紅亮;胡強;曹新鑫;胡美華;何小芳;王利英;李尚升;宿太超
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: C22C27/04
• 分類號: C22C27/04;C22C1/04;C22F1/18
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所(普通合伙) 41117
• 代理人: 王瑞麗

技術領域

本發明屬金屬材料制備技術領域，特別涉及一種提高鎢銅合金熱導率的方法。

背景技術

鎢銅合金是以鎢、銅元素為主組成的一種合金，屬于金屬基復合材料。由于鎢銅合金綜合了金屬鎢和銅的特點，因此具有耐高溫、強度大、耐電弧燒蝕、密度大、導電、導熱性能高等優良性能，可以作為軍用耐高溫材料、高壓開關用電工合金、電加工電極、微電子材料等使用，其做為零部件和元器件在航空航天、電力電子、機械冶金、體育器材等領域中廣泛應用。

制備鎢銅合金的主要方法有粉末冶金法、注模法、氧化銅粉法、鎢骨架熔滲法等。其中粉末冶金方法是最常用的鎢銅合金制備方法，其工藝流程為：鎢銅混合粉末經過壓制成型，然后在1300-1500℃液相燒結。這種方法的優點是可以制備各種成分配比的鎢銅合金，但在不添加活化劑(鎳、鐵等)的情況下，很難達到致密，存在較多閉空隙，致密度通常低于98%，如果添加活化劑，卻會使合金的傳導能大大下降，滿足不了使用要求。現實生產中，經常通過添加少量鎳的活化燒結法、機械合金化法或者氧化物共還原法制備超細、納米粉末能提高燒結活性，從而提高鎢銅合金的致密度。但鎳活化燒結會使材料的導電、導熱性能顯著降低，機械合金化引入雜質也會降低材料傳導性能。如何提高粉末冶金法制備的鎢銅合金的導熱性能一直以來是材料科學工作者關注的焦點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種提高鎢銅合金熱導率的方法，針對粉末冶金法制備的鎢銅合金致密度不高、導熱性能較低的問題，主要采用超高壓熱處理工藝，可實施性強，工藝簡單，質量穩定，能較大幅度提高鎢銅合金熱導率。

本發明采用以下技術方案：

一種提高鎢銅合金熱導率的方法，其中，包括如下步驟：

步驟一，采用粉末冶金法制備的鎢銅合金，其中鎢的質量分數為80-85%，其余為銅；

步驟二，將粉末冶金法制備的鎢銅合金進行超高壓熱處理，超高壓的壓力為3.0-5.0GPa，超高壓下加熱溫度為820-900℃，保溫20-30min，并在超高壓下自然冷卻至室溫；

步驟三，將上述超高壓熱處理后的合金材料放入氮氣保護的常壓電阻爐中加熱到450-550℃，時效處理90-120min，自然冷卻到室溫。

作為優選，所述步驟二中，在六面頂壓機中進行超高壓處理。在進行超高壓低溫熱處理時，組裝方式采用旁熱式的方法。

作為優選，所述常壓電阻爐為SK2-2-13型管式電阻爐。

本發明采用超高壓熱處理的方法提高鎢銅合金材料的導熱性能的原因在于：⑴?超高壓可以消除鎢銅合金的殘余顯微空隙、疏松等結構缺陷，有效提高鎢銅合金試樣的致密度，使得晶粒連續性增強；⑵?超高壓可以使得合金內部點陣畸變及內能的升高,?為析出相的形核及生長提供有利條件，因此主相的晶格更加完整，顯微組織結構更加均勻致密；⑶?最高經過時效處理，使得鎢銅合金顯微結構中位錯等缺陷消除，加上鎢銅合金致密性的提高，其結果是降低了晶體缺陷對電子的散射作用，提高了鎢銅合金的導熱性能。

本發明的有益效果為：

本發明的可實施性強，工藝簡單，經過超高壓熱處理的產品質量穩定。由于采用了低溫短時間的超高壓處理方式，不僅使得鎢銅合金晶粒不會異常長大、而且其機械性能還有所提高。經過該方法處理的鎢銅合金可獲大幅度提高導熱性能，且顯微組織結構更加均勻致密，與未經過處理的鎢銅合金相比導熱率可提高?40.0-45.2%，具有顯著的經濟效益。

具體實施方式

實施例1：

取質量分數（wt%）為鎢85%、銅15%、熱導率為165.0?W/(m·K)的粉末冶金法制備的鎢銅合金，將其放在RC-51?型六面頂壓機上進行超高壓處理，壓力為?3.0GPa，加熱溫度為?820℃，保溫時間為20min，自然冷卻至室溫。然后再將上述經過高壓處理后的鎢銅合金放在SK2-2-13型管式電阻爐中進行時效處理，流動氮氣保護下加熱溫度為450℃，退火處理90min，出爐自然空冷。經過本發明處理過的該試樣的熱導率為231.0W/(m·K)，其導熱性能提高40.0%。

實施例2：