鎢銅合金

鎢銅合金是鎢和銅組成的合金。常用合金的含銅量為10%～50%。合金用粉末冶金方法製取，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，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汗材料。

基本介紹

• 中文名：鎢銅合金
• 外文名：copper tungsten， tungsten copper
• 定義：鎢和銅組成的合金
• 用途：航天、航空、電子
• 技術：採用粉末合金技術
• 鎢含量：30%-95%

分類

由於鎢銅兩種金屬互不相溶，因此鎢銅合金具有鎢的低膨脹性，耐磨性，抗腐蝕性及具備銅的高導電和導熱性，並且適用於各種機械加工。鎢銅合金可以根據用戶要求進行對鎢銅配比的生產和尺寸的加工。鎢銅合金一般使用粉末冶金的工藝流程先制粉-配料混合-壓製成型-燒結溶滲。

鎢銅電極

焊接電極
鎢銅合金具有耐高溫，耐電弧燒蝕，高比重和高導電導熱性能並且易於機械加工適用於焊接電極中使用。

鎢銅合金棒

鎢銅是利用高純鎢粉優異的金屬特性和高純紫銅粉的可塑性、高導電性等優點,經靜壓成型、高溫燒結、溶滲銅的工藝精製而成的複合材料。斷弧性能好,導電導熱好,熱膨脹小,高溫不軟化,高強度,高密度,高硬度。

鎢銅電子封裝片

鎢銅電子封裝材料：既有鎢的低膨脹特性,又具有銅的高導熱特性,其熱膨脹係數和導電導熱性可以通過調整材料的成分而加以改變,從而給材料的使用提供了便利。

鎢銅管

鎢銅合金管在硬質合金和難溶金屬中有廣泛運用。因鎢銅合金易於機械加工，所以在表面需要易於切削加工並要求內直徑小的情況下，鎢銅管的運用發揮了很大的作用。

鎢銅合金絲

使用注意事項：

1.膠體石墨不能置於鎢銅絲的表面，溫度在1000度以上時，避免鎢銅線和鐵、鎳、碳放到一起。鎢銅絲必須放於乾燥，相對濕度不應超過室溫的65%，避免與酸或鹼性東西放在一起。

2.清理完鎢銅絲後應將其放於乾燥的器皿中，避免與空氣直接接觸，防止氧化。

性能用途

鎢銅複合材料是以鎢、銅元素為主組成的一種兩相結構假合金，是金屬基複合材料.由於金屬銅和鎢物性差異較大，因此不能採用熔鑄法進行生產，一般採用粉末合金技術進行生產。

鎢銅合金有較廣泛的用途，其中一大部分套用於航天、航空、電子、電力、冶金、機械、體育器材等行業。其次也要用來製造抗電弧燒蝕的高壓電器開關的觸頭和火箭噴管喉襯、尾舵等高溫構件，也用作電加工的電極、高溫模具以及其他要求導電導熱性能和高溫使用的場合。

工藝介紹

採用粉末冶金方法製取鎢銅合金的工藝流程為制粉——配料混合——壓製成型——燒結溶滲——冷加工。

鎢銅或鉬銅混合粉末經過壓製成型後，在1300-1500°液相燒結。此法製備的材料均勻性不好、存在較多閉空隙，緻密度通常低於98%，但通過添加少量鎳的活化燒結法、機械合金化法或者氧化物供還原法製備超細、納米粉末能提高燒結活性，從而提高鎢銅、鉬銅合金的緻密度。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；氧化物共還原法製備粉末，工藝過程繁瑣，生產效率低下，難以批量生產。

注模法

注模法製成了高密度鎢合金。其製造方法是將均勻粒度為1-5微米的鎳粉、銅鎢粉或鐵粉與粒徑為0.5-2微米的鎢粉和5-15微米的鎢粉混合，再混進25%-30%的有機粘結合劑　（如石蠟或聚甲基丙烯酸醋）注模，用蒸汽清洗和照射法除往粘合劑，在氫氣中燒結，獲得高密度鎢合金。

氧化銅粉法

氧化銅粉（混合和研磨還原到銅）而不是用金屬銅粉，銅在燒結壓坯中形成連續的基體，鎢則作為強化構架。高膨脹組分受四周第二組分的制約，粉末在較低溫度的濕氫氣中燒結。據先容採用很細的粉末可以改善燒結性能和緻密化，使其達到99%以上。

鎢、鉬骨架熔滲法

先將鎢粉或鉬粉壓製成型，並燒結成具有一定孔隙度的鎢、鉬骨架，然後熔滲銅。此法適用於低銅含量的鎢銅、鉬銅產品。鉬銅與鎢銅相比，具有質量小，加工容易，線膨脹係數、導熱係數及一些主要力學性能與鎢銅相當等優點。

雖耐熱性能不及鎢銅，但比一些耐熱材料要好，因此套用前景較好。因鉬銅的潤濕性比鎢銅的差，尤其是製備低銅含量的鉬銅時，熔滲後材料的緻密度偏低，導致材料的氣密性、導電性、導熱性滿足不了要求，其套用受到限制。

物理指標

合金牌號	比重	熱導率	熱膨脹係數
WCu7	17.5	150	5.5
WCu10	17.0	160	6.2
WCu15	16.2	170	6.9
WCu20	15.4	180	7.4
WCu25	14.7	200	8.0
WCu30	14.1	220	8.8

材料特性

鎢銅合金綜合銅和鎢的優點，高強度、高比重、耐高溫、耐電弧燒蝕、導電電熱性能好、加工性能好。採用高品質鎢粉及無氧銅粉，套用等靜壓成型(高溫燒結-滲銅)，保證產品純度及準確配比，組織細密，性能優異。斷弧性能好，導電性好，導熱性好，熱膨脹小。

表面質量

鎢銅合金棒表面經過車削加工，不得有孔洞、裂紋、分層或夾雜等缺陷，鎢銅合金棒的缺陷及允許偏差符合下表：

直徑		長度
尺寸範圍	允許偏差	尺寸範圍	允許偏差
10<Φ≤25	+/-0.5	100<Φ≤200	+/-5

主要套用

鎢銅合金綜合了金屬鎢和銅的優點，其中鎢熔點高(鎢熔點為3410℃，銅的熔點1080℃)，密度大(鎢密度為19.34g/cm³，銅的密度為8.89 g/cm³) ；銅導電導熱性能優越，鎢銅合金(成分一般範圍為WCu7~WCu50)微觀組織均勻、耐高溫、強度高、耐電弧燒蝕、密度大；導電、導熱性能適中，廣泛套用于軍用耐高溫材料、高壓開關用電工合金、電加工電極、微電子材料，做為零部件和元器件廣泛套用於航天、航空、電子、電力、冶金、機械、體育器材等行業。

一、軍用耐高溫材料

鎢銅合金在航天航空中用作飛彈、火箭發動機的噴管、燃氣舵、空氣舵、鼻錐，主要要求是要求耐高溫(3000K~5000K)、耐高溫氣流沖刷能力，主要利用銅在高溫下揮發形成的發汗製冷作用(銅熔點1083℃)，降低鎢銅表面溫度，保證在高溫極端條件下使用。

二、高壓開關用電工合金

鎢銅合金在高壓開關128kV SF6斷路器WCu/CuCr中，以及高壓真空負荷開關(12kV 40.5KV 1000A)，避雷器中得到廣泛套用，高壓真空開關體積小，易於維護，使用範圍廣，能在潮濕、易燃易爆以及腐蝕的環境中使用。主要性能要求是耐電弧燒蝕、抗熔焊、截止電流小、含氣量少、熱電子發射能力低等。除常規巨觀性能要求外，還要求氣孔率，微觀組織性能，故要採取特殊工藝，需真空脫氣、真空熔滲等複雜工藝。

三、電加工電極

電火花加工電極早期採用銅或石墨電極，便宜但不耐燒蝕，基本上已被鎢銅電極頂替。鎢銅電極的優點是耐高溫、高溫強度高、耐電弧燒蝕，並且導電導熱性能好，散熱快。套用集中在電火花電極、電阻焊電極和高壓放電管電極。

電加工電極特點是品種規格繁多，批量小而總量多。作為電加工電極的鎢銅材料應具有儘可能高的緻密度和組織的均勻性，特別是細長的棒狀、管狀以及異型電極。

四、微電子材料

鎢銅電子封裝和熱沉材料，既具有鎢的低膨脹特性，又具有銅的高導熱特性，其熱膨脹係數和導熱導電性能可以通過調整鎢銅的成分而加以改變，因而給鎢銅提供了更廣的套用範圍。由於鎢銅材料具有很高的耐熱性和良好的導熱導電性，同時又與矽片、砷化鎵及陶瓷材料相匹配的熱膨脹係數，故在半導體材料中得到廣泛的套用。適用於與大功率器件封裝材料、熱沉材料、散熱元件、陶瓷以及砷化鎵基座等。

展望

經過研究和開發，鎢銅合金的製備技術已經取得很大進步，一些新工藝、新技術也已經在生產中推廣和套用，但為了滿足日益提高的性能要求和一些特殊條件下的套用需求，仍然存有一些問題需要進行更為深入的研究。首先，應加強鎢銅基合金的成形技術的基礎研究，以指導新技術的開發。因為研究大多集中在如何製備高性能的合金上，而忽視了基礎理論的研究，這也就造成了理論與工藝技術脫節的局面。例如，開發微合金化的鎢銅基合金的研究中，添加元素對導電、導熱特性及使用性能的影響，尚需進一步深入研究，才能真正為新製備工藝技術提供理論指導。其次，國內雖然對新的製備技術作了一些研究，但普遍研究不夠深入，而且由於所需設備昂貴，工藝方法較複雜，難於在工業化生產中套用。因此應大力開發高效率、低成本、適用廣、易掌握的製造技術，以滿足技術進步和實際生產的需求。縱觀鎢銅合金材料的發展歷史，隨著基礎研究進步和製備技術改進，都使鎢銅合金的性能得到了很大的提高，也為鎢銅合金的套用領域的擴大提供了更加廣闊的前景。