CN111889674A - 一种钨铜与铜结合件一次烧结成型的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钨铜与铜结合件一次烧结成型的制备方法，包括如下步骤：将钨铜粉末压制完成的坯料先放入一端开口的模具的下端部，然后将铜料装入模具中坯料的上方；将装填好的模具放入烧结炉中，抽空后通入氢气，升温至铜的熔点+100度以上并保温，使铜粉熔化后包覆坯料，保温结束后切换为氮气同时缓慢降温后出炉；出炉后将模具打开，取出结合后的产品。其成本低，结合效果好，制作周期短，且结合后的产品使用性能稳定，导电性更好。

Description

一种钨铜与铜结合件一次烧结成型的制备方法
技术领域
本发明涉及粉末冶金技术领域，具体为一种钨铜与铜结合件一次烧结成型的制备方法。
背景技术
钨铜+铜结合件是将钨铜与铜结合的产品，兼具钨铜的耐高温和铜优良的导电性能，被广泛应用于电阻焊等领域中。常用钨铜结合件的制备方法为先通过等静压或者其他形式压机将钨铜粉末压为坯，后放入浸铜炉中对生坯浸铜生产钨铜合金，最后通过焊接将钨铜与铜结合。通常为钎焊法、激光或等离子束焊接、摩擦焊等方法。
钎焊法是指低于焊件熔点的钎料和焊件同时加热到钎料熔化温度后，利用液态钎料填充固态工件的缝隙使金属连接的焊接方法。钎焊又包括气体保护钎焊和真空炉中钎焊。
钎焊法缺点：1，连接强度较低。2，由于引入了第三方元素，且焊缝的填充对产品质量影响很大。产品质量难以控制。3，异形结合面不方便焊接。
激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。
激光焊接法缺点：1，仅适用于微、小型零件的精密焊接中；2，对焊接设备要求高；3，熔池深度有限。
发明内容
为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种钨铜与铜结合件一次烧结成型的制备方法，其成本低，结合效果好，制作周期短，且结合后的产品使用性能稳定，导电性更好。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种钨铜与铜结合件一次烧结成型的制备方法，包括如下步骤：
a、将钨铜粉末采用粉末冶金压制工艺压制成坯料；
b、将胚料放入一端开口的模具内部，然后将铜料装入模具中坯料的上方；
c、将装填好的模具放入烧结炉中，烧结炉进行升温-保温-降温作业；
d、降温后将模具从烧结炉中取出，将模具打开，取出结合后的产品。
优选的，所述步骤a中，钨铜粉末采用等静压压制工艺压制成坯料2，钨铜粉末在等静压设备中压制的压力为170～220MPa，所述坯料的结合面根据结合件的设计提前加工为需要结合的形状。
优选的，所述步骤b中，所述铜料为铜粉或块状或片状紫铜或无氧铜。
优选的，所述的铜料采用铜粉时，铜粉的颗粒的小于等于6微米。
优选的，所述的铜料采用块状或片状紫铜或无氧铜时，需要对块状或片状紫铜或无氧铜进行清洗。
优选的，块状或片状紫铜或无氧铜清洗的方式可采用超声清洗，即在无水乙醇中超声清洗15～20min，晾干后使用。
优选的，所述步骤c中，烧结炉升温前将烧结炉的空气抽出并注入氢气，烧结炉升温所到达的温度大于1185℃。
优选的，所述步骤c中升温达到预定温度后，保温2.5h～3.5h，保温结束后向烧结炉内部通入氮气，进行降温作业。
优选的，烧结炉升温所达到的温度1200℃～1300℃。
优选的，所述的模具采用石墨模具。
本发明的有益效果：
(1)无第三方元素引入，使用性能稳定。
(2)结合效果好，完全无缝连接。
(3)可结合异型产品。
(4)氢气先将钨和铜原料中的氧化杂质还原，结合后的产品导电性更好。
(5)将两步骤合二为一，成本低。制作周期短。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图。
图中:
1.模具，2.坯料，3.铜料。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细的说明。
一种钨铜与铜结合件一次烧结成型的制备方法，包括如下步骤：
a、将钨铜粉末采用等静压成型工艺压制完成的坯料2，钨铜粉末在等静压设备中压制的压力为170～220MPa，同时也可采用干粉压机压制等粉末冶金压制工艺压制成型。坯料2可以不经过加工，也可以根据结合件的设计提前将坯料2的结合面加工为需要结合的形状。
b、将钨铜粉末压制完成的坯料2先放入一端开口的模具1内部，然后将铜料3装入模具1中坯料2的上方。其中铜料3可采用铜粉也可以采用块状或片状紫铜或无氧铜。铜料3采用铜粉时，铜粉的粒度小于等于6微米。铜料3采用块状或片状紫铜或无氧铜时，需要对块状或片状紫铜或无氧铜进行清洗。块状或片状紫铜或无氧铜清洗的方式可采用超声清洗，即在无水乙醇中超声清洗15～20min，晾干后使用。保持块状或片状紫铜或无氧铜的清洁，以防止结合后内部出现杂质或气孔。
模具1的制作材料采用石墨。因为石墨具有良好的热导性和耐高温性，在高温使用过程中，热膨胀系数小，对急热、急冷具有一定抗应变性能。
c、将装填好的模具1放入烧结炉中，烧结炉进行升温-保温-降温作业。烧结炉升温前将烧结炉的空气抽出并注入氢气，烧结炉升温所到达的温度大于1185℃，本实施例中，烧结炉升温所达到的温度1200℃～1300℃。升温过程中注入氢气，可避免烧结过程中铜或钨产生氧化，同时氢气有利于烧结过程中将钨和铜原料中的氧化杂质还原，优化结合后的产品的导电性能。
烧结炉内部温度高于铜的熔点时，铜开始熔化，铜料3融化后先渗入坯料2内部形成钨铜合金，多于的铜再包覆坯料2，形成铜与钨铜合金的结合件。升温达到预定温度后，根据结合件产品尺寸的不同，保温2.5h～3.5h，保温结束后向烧结炉内部通入氮气(氮气置换氢气是烧结过程的一个必要步骤，使用氢气是因为氢气可以还原原材料中的氧，提高材料的纯度，但是铜又很容易吸氢，导致烧结后的产品出现气孔，所以需要增加氮气置换氢气的过程，因为氢气密度小，所以氮气置换氢气具体过程为从底部通入氮气排出炉内氢气)，进行降温作业。
降温方法为将装有模具1的料舟缓慢移动，远离加热区域，到冷却区域，温度低于200度后可打开炉门取出料舟。
d、降温后将模具1从烧结炉中取出，将模具1打开，取出结合后的产品。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种钨铜与铜结合件一次烧结成型的制备方法，其特征在于,包括如下步骤：
a、将钨铜粉末采用粉末冶金压制工艺压制成坯料(2)；
b、将胚料(2)放入一端开口的模具(1)内部，然后将铜料(3)装入模具(1)中坯料(2)的上方；
c、将装填好的模具(1)放入烧结炉中，烧结炉进行升温-保温-降温作业；
d、降温后将模具(1)从烧结炉中取出，将模具(1)打开，取出结合后的产品。
2.根据权利要求1所述的一种钨铜与铜结合件一次烧结成型的制备方法，其特征在于：
所述步骤a中，钨铜粉末采用等静压压制工艺压制成坯料(2)，钨铜粉末在等静压设备中压制的压力为170～220MPa，所述坯料(2)的结合面根据结合件的设计提前加工为需要结合的形状。
3.根据权利要求1所述的一种钨铜与铜结合件一次烧结成型的制备方法，其特征在于：
所述步骤b中，所述铜料(3)为铜粉或块状或片状紫铜或无氧铜。
4.根据权利要求3所述的一种钨铜与铜结合件一次烧结成型的制备方法，其特征在于：
所述的铜料(3)采用铜粉时，铜粉的颗粒的小于等于6微米。
5.根据权利要求3所述的一种钨铜与铜结合件一次烧结成型的制备方法，其特征在于：
所述的铜料(3)采用块状或片状紫铜或无氧铜时，需要对块状或片状紫铜或无氧铜进行清洗。
6.根据权利要求5所述的一种钨铜与铜结合件一次烧结成型的制备方法，其特征在于：
块状或片状紫铜或无氧铜清洗的方式可采用超声清洗，即在无水乙醇中超声清洗15～20min，晾干后使用。
7.根据权利要求1所述的一种钨铜与铜结合件一次烧结成型的制备方法，其特征在于：
所述步骤c中，烧结炉升温前将烧结炉的空气抽出并注入氢气，烧结炉升温所到达的温度大于1185℃。
8.根据权利要求7所述的一种钨铜与铜结合件一次烧结成型的制备方法，其特征在于：
所述步骤c中升温达到预定温度后，保温2.5h～3.5h，保温结束后向烧结炉内部通入氮气，进行降温作业。
9.根据权利要求7所述的一种钨铜与铜结合件一次烧结成型的制备方法，其特征在于：
烧结炉升温所达到的温度1200℃～1300℃。
10.根据权利要求1所述的一种钨铜与铜结合件一次烧结成型的制备方法，其特征在于：
所述的模具(1)采用石墨模具。
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