[發(fā)明專利]鎢銅合金的制備方法及制備設備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110885535.1
• 申請日: 2021-08-03
• 公開（公告）號: CN113584437B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發(fā)明（設計）人: 李世杰;羅學萍;賴奇;程玉玲;張磊;游世建
• 申請（專利權）人: 攀枝花學院
• 主分類號: C23C14/30
• 分類號: C23C14/30;C22C1/02;C22C9/00;C23C14/14
• 代理公司: 成都希盛知識產(chǎn)權代理有限公司 51226
• 代理人: 張錫軍;楊冬

本發(fā)明提供了一種鎢銅合金的制備方法，將電子束熔煉爐抽真空，利用電子槍組件向銅原料發(fā)射電子束，使銅液化并蒸發(fā)，形成銅蒸氣；利用電子槍組件向鎢原料發(fā)射電子束，使鎢液化并蒸發(fā)，形成鎢蒸氣；鎢蒸氣與銅蒸氣混合，得到銅鎢混合蒸氣，經(jīng)過快速冷卻降溫后，銅鎢混合蒸氣凝固成為銅鎢合金。還提供了一種鎢銅合金的制備設備，包括電子束熔煉爐，所述電子束熔煉爐的頂部設置有電子槍組件，底部設置有原料放置機構，側壁設置有進料機構，所述進料機構的出料端與原料放置機構相連。電子束熔煉本身具有提純、精煉的作用，因此本發(fā)明的銅原料和鎢原料可以是低成本的回收料，成本比只使用粉末冶金降低15％以上。

技術領域

本發(fā)明涉及鎢銅合金制備技術領域，尤其是一種鎢銅合金的制備方法及制備設備。

背景技術

鎢銅合金是鎢和銅組成的合金，常用鎢銅合金的含銅量為10％～50％。鎢銅合金具有很好的導電導熱性，較好的高溫強度和一定的塑性。在很高的溫度下，如3000℃以上，合金中的銅被液化蒸發(fā)，大量吸收熱量，降低材料表面溫度。所以這類材料也稱為金屬發(fā)汗材料。由于鎢和銅的熔點不同，所以制備效率低，成本高。現(xiàn)在的制備方法包括粉末冶金法，注模法，氧化銅法，鎢、鉬骨架熔滲法。尤其是因鉬銅的潤濕性比鎢銅的差，制備低銅含量的鉬銅時，熔滲后材料的致密度偏低，導致材料的氣密性、導電性、導熱性滿足不了要求，其應用受到限制。并且采用粉末冶金方法制取鎢銅合金的工藝流程為制粉—配料混合—壓制成型—燒結溶滲—冷加工。工藝過程繁瑣，生產(chǎn)效率低下，難以批量生產(chǎn)。

申請?zhí)枮?00610136919.9的專利提供了一種制備銅為25wt％～40wt％、余量為鎢的高銅含量鎢銅合金的方法，采用5wt％～20wt％、純度≥99.5％、粒度為15μm～20μm的銅粉，和與所述的鎢銅合金中的鎢具有相同質(zhì)量百分比、純度≥99％、粒度為3～6μm鎢粉，均勻混合后模壓成型，孔隙度λ控制在35％±2％的壓坯預燒結得到鎢銅合金骨架，計算滲銅量，將純度≥99.5％，粒度＜76um的銅粉模壓成與骨架表面尺寸相同的銅片置于鎢銅合金骨架上，裝入石墨坩堝中，采用氧化鋁填埋后進行升溫滲銅；獲得的高銅含量鎢銅合金，具有98％以上的高致密度，傳導性能優(yōu)異，適合于電觸頭和電極材料、電子封裝材料、高溫發(fā)汗材料等。然而，該發(fā)明存在工藝流程長，鎢銅合金骨架的孔隙率大，銅與鎢的含量調(diào)節(jié)難，導電導熱能力仍有待提高。另外，其生產(chǎn)成本仍較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種成本更低的鎢銅合金的制備方法及制備設備。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：鎢銅合金的制備方法，將電子束熔煉爐抽真空，利用電子槍組件向銅原料發(fā)射電子束，使銅液化并蒸發(fā)，形成銅蒸氣；利用電子槍組件向鎢原料發(fā)射電子束，使鎢液化并蒸發(fā)，形成鎢蒸氣；鎢蒸氣與銅蒸氣混合，得到銅鎢混合蒸氣，經(jīng)過快速冷卻降溫后，銅鎢混合蒸氣凝固成為銅鎢合金。

進一步地，將銅原料和鎢原料同時放入電子束熔煉爐，銅原料和鎢原料之間具有間距，利用兩組電子槍組件分別向銅原料和鎢原料發(fā)射電子束，使得銅和鎢同時液化并蒸發(fā)，產(chǎn)生銅蒸氣和鎢蒸氣。

進一步地，電子束熔煉爐內(nèi)腔的上部設置有水平的基板，所述基板的下表面設置有隔熱層，基板內(nèi)部設置有波浪形的冷卻管，銅鎢混合蒸氣運動至基板的上方時，向冷卻管中通入冷卻介質(zhì)，將基板上方的銅鎢混合蒸氣快速冷卻至低于銅的熔點，使銅鎢混合蒸氣凝固并附在基板的上表面。

進一步地，銅原料和鎢原料呈餅狀，電子槍組件的電子束對銅原料和鎢原料進行環(huán)狀掃描，對銅原料的掃描速度為5min-20min每轉，對鎢原料的掃描速度為10min-20min每轉。

進一步地，向銅原料發(fā)射電子束的電子槍組件的功率為10kw-30kw，向鎢原料發(fā)射電子束的電子槍組件的功率為30kw-140kw。

進一步地，銅原料和鎢原料全部蒸發(fā)后，繼續(xù)電子槍組件發(fā)射電子束，持續(xù)1小時以上，再對銅鎢混合蒸氣進行冷卻降溫。