CN112708794B - 一种采用超细钨粉制备铜钨合金的方法 - Google Patents

一种采用超细钨粉制备铜钨合金的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种采用超细钨粉制备铜钨合金的方法，包括以下步骤：S1、钨粉前处理：球磨、雾化制粉、碱/酸洗，S2、超细钨粉表面包覆铜：一次电镀、二次电镀，S3、铜包钨粉还原，S4、预成型，S5、真空热压烧结。本发明的铜钨合金制备方法与其他方法制备的铜钨合金相比，具有更高的硬度、更高的强度、更高的耐磨性及更高的耐电弧烧蚀性能，通过使用超细粒度的钨粉进行包覆，使包覆颗粒更加稳定不容易发生偏析，包覆率更高，从而保证产品的均一性，提高了铜钨合金的使用寿命。

Description

一种采用超细钨粉制备铜钨合金的方法
技术领域
本发明涉及铜钨合金触头制备技术领域，具体是涉及一种采用超细钨粉制备铜钨合金的方法。
背景技术
铜钨合金是由钨和铜两个物理性能差异很大的金属所组成的两相假合金，钨铜合金综合了金属钨和铜的优点，其中钨具有高熔点、高耐电弧烧蚀、高强度、低热膨胀系数的优点，铜具有高导电、导热性能，广泛应用于中高压开关触头材料、军用耐高温材料、电加工电极、电子封装材料和热沉材料。
由于钨的熔点很高，制备铜钨复合材料只能用粉末冶金方法制备。到目前为止，常规方法有以下三种方法：高温液相烧结法、活化液相烧结法、熔渗法。较为新型的钨铜合金制备工艺有微波烧结、金属注射成型、激光烧结法、电弧熔炼法等。然而采用这些方法获得的钨铜合金材料难以实现理论上的完全致密化；并且较高的烧结温度和较长的烧结时间往往会造成晶粒的异常长大，降低了性能，增加了能耗，成为其广泛应用的瓶颈。
专利CN104028771B公开了一种制备铜钨合金粉末的方法，以铜片为阳极，以惰性电极为阴极，以钨酸钠溶液为阳极液，以pH范围在0-14的溶液为阴极液，在恒电流为1-100mA/cm2或者恒电压为10-300V的条件下电解，阳离子膜电解钨酸钠溶液，然后将得到的产物清洗烘干，即得到铜钨化合物前驱体，将铜钨化合物前驱体在氢气氛围下高温还原，得到铜钨合金粉末。不仅仅解决了铜钨合金粉末的均匀性问题，而且将制备时间尤其是前驱体的制备时间大大缩短，并且得到了的纯净的铜钨合金粉末，但是没有对钨粉的粒度进行限定，当钨粉粒度过大或不规则时对铜钨合金的硬度及耐磨性能等均有影响。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供了一种采用超细钨粉制备铜钨合金的方法。
本发明的技术方案是：
一种采用超细钨粉制备铜钨合金的方法，包括以下步骤：
S1、钨粉前处理：
S1-1、球磨：将钨粉清洗后放入球磨机球磨8h，得到球磨后的钨粉；
S1-2、雾化制粉：使用高压水雾将球磨后的钨粉进行雾化，得到雾化后的超细钨粉；
S1-3、碱/酸洗：将雾化后的超细钨粉分别进行碱洗和酸洗；
S2、超细钨粉表面包覆铜：
S2-1、一次电镀：将一次电镀液和超细钨粉倒入电镀槽中，超细钨粉的装载量为20g/dm3，在常温下使用磁力搅拌机在500rpm的转速下磁力搅拌1min，静置3min，开启电流密度为1-5A/dm3的直流电源和超声波装置超声电镀2-4min，所述磁力搅拌-静置-超声电镀的过程重复5-7次，且每重复循环一次后添加混合酸液将pH值稳定在3.5-4之间，将一次电镀液与超细钨粉分离并清洗电镀槽；
S2-2、二次电镀：将二次电镀液和一次电镀后的超细钨粉倒入电镀槽中，进行双向脉冲电镀，分离二次电镀液得到铜包钨粉；
S3、铜包钨粉还原：将得到的铜包钨粉放入氢气炉中还原，还原温度为200℃-500℃，还原时间为0.5-2h；
S4、预成型：将还原后的铜包钨粉放入模具中进行冷压成型，压制成生坯；
S5、真空热压烧结：将冷压后的生坯放入石墨模具中，在真空热压烧结炉中烧结，保持压力为10-40MPa，烧结温度为1060℃-1200℃，真空度为10-2-10-3Pa，烧结0.5-2h，冷却后得到铜钨合金。
进一步地，所述步骤S1-1中得到的钨粉粒度为10-100μm，所述步骤S1-2中得到的超细钨粉粒度为50-800nm，使用超细钨粉能够达到更好的包覆效果。
进一步地，所述步骤S1-1中在球磨时加入无水乙醇，加入无水乙醇量与钨粉的重量比为1：1，加入无水乙醇能够促使钨粉更好地分散。
进一步地，所述步骤S1-3中碱洗的步骤为：将超细钨粉浸入除油剂中，在75-80℃的超声条件下清洗15-30min，使用离心机将超细钨粉过滤，使用清水反复冲洗至pH值为中性，烘干；酸洗的步骤为：将碱洗后的超细钨粉浸入质量浓度为5%的硝酸溶液中，在25-30℃的超声条件下清洗10-15min，使用离心机将超细钨粉过滤，使用清水反复冲洗至pH值为中性，烘干并抽真空保存。经过碱洗和酸洗后，可以有效去除钨粉表面的油污，并改善镀层与基体之间的结合力，使镀层更加均匀致密。
更进一步地，所述除油剂与超细钨粉的体积比为4：1，除油剂的成分及含量为：氢氧化钠10-15wt%，十二烷基磺酸钠1-2wt%，磷酸钠4-5wt%，余量为水，该除油剂除油效果好，可以有效改善水洗效果。
更进一步地，所述硝酸溶液与超细钨粉的体积比为3：1，经硝酸溶液酸洗可有效去除钨粉表面的氧化层并使钨粉表面具有粗糙的微观结构。
进一步地，所述步骤S2-1中混合酸液为：34-40wt%的硝酸溶液和在70℃以上温度溶解后的60-66wt%的硼酸溶液，使用混合酸液，可使电镀液保持在适宜的酸性条件下，提高了包覆速度同时有效避免了粉体团聚。
进一步地，所述步骤S2-1中一次电镀液按重量份数计，包括：浓度为100-120g/L的无水硫酸铜25份、浓度为2.5g/L的冰乙酸3份、浓度为40-60g/L的浓硫酸6份、浓度为0.2g/L的十二烷基磺酸钠1份、浓度为0.1g/L的聚乙二醇1份，所述步骤S2-2中二次电镀液按重量份数计，包括：浓度为60-80g/L的无水硫酸铜15份、浓度为60-80g/L的苯并三氮唑10份、浓度为5g/L的一次水合次磷酸钠1份，经试验验证，本发明的一次、二次电镀液能够节省铜材料约30%。
进一步地，所述步骤S2-2中正向脉冲的电流密度为10-12A/dm3，正向脉冲电镀时间为30s，反向脉冲的电流密度为4-5A/dm3，反向脉冲电镀时间为15s，双向脉冲电镀的温度为18-22℃，经过双向脉冲电镀有利于提高电流效率和包覆率。
进一步地，所述步骤S3中钨与铜的质量比为5.5-9：1，还原后得到的铜包钨粉含氧量＜600ppm，无需再使用机加工去除多余的铜，提高了成品率。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
（1）本发明的方法所制备的铜钨合金与其他方法制备的铜钨合金相比，具有更高的硬度、更高的强度、更高的耐磨性及更高的电弧烧蚀性能，通过使用超细粒度的钨粉进行包覆，使包覆颗粒更加稳定不容易发生偏析，且包覆率更高，从而保证了产品的均一性。
（2）本发明的铜钨合金制备方法通过超细钨粉制得铜钨触头材料与传统工艺制备的触头材料相比，提高了触头材料的硬度、强度、耐磨性、抗电弧烧蚀能力，进而提高了触头材料的使用寿命。
（3）本发明的铜钨合金制备方法采用了电镀法进行超细钨粉表面包覆铜，与传统的机械混粉方法相比，两相之间接触面积更大，分散性更好，有利于核心粉体与包覆金属之间的反应动力学，加快合金化速度。
（4）本发明的铜钨合金制备方法采用分步电镀的方法同时结合间歇式脉冲电镀能够对核心粉体具有良好的保护作用，不仅可防止核心材料在高温烧结时可能发生的分解、失碳和氧化作用，在二次电镀的同时完成钝化反应，减少核心材料在烧结过程中的挥发损失，而且有利于烧结。
附图说明
图1是本发明实施例1-3中一次电镀后制备的铜包钨粉包覆率及铜含量测定结果图；
图2是本发明实施例1、6-9中一次电镀后制备的铜包钨粉包覆率及铜含量测定结果图；
图3是本发明实施例1、10-12中二次电镀后制备的铜包钨粉包覆率及铜含量测定结果图。
具体实施方式
实施例1
一种采用超细钨粉制备铜钨合金的方法，包括以下步骤：
S1、钨粉前处理：
S1-1、球磨：将钨粉清洗后放入球磨机球磨8h，并加入无水乙醇，加入无水乙醇量与钨粉的重量比为1：1，得到球磨后粒度为10-50μm的钨粉；
S1-2、雾化制粉：使用高压水雾将球磨后的钨粉进行雾化，得到雾化后粒度为50-350nm的超细钨粉；
S1-3、碱/酸洗：将雾化后的超细钨粉分别进行碱洗和酸洗，碱洗的步骤为：将超细钨粉浸入除油剂中，除油剂与超细钨粉的体积比为4：1，除油剂的成分及含量为：氢氧化钠10wt%，十二烷基磺酸钠1wt%，磷酸钠4wt%，余量为水，在75℃的超声条件下清洗30min，使用离心机将超细钨粉过滤，使用清水反复冲洗至pH值为中性，烘干；酸洗的步骤为：将碱洗后的超细钨粉浸入质量浓度为5%的硝酸溶液中，硝酸溶液与超细钨粉的体积比为3：1，在25℃的超声条件下清洗10min，使用离心机将超细钨粉过滤，使用清水反复冲洗至pH值为中性，烘干并抽真空保存；
S2、超细钨粉表面包覆铜：
S2-1、一次电镀：将一次电镀液和超细钨粉倒入电镀槽中，一次电镀液按重量份数计，包括：浓度为100g/L的无水硫酸铜25份、浓度为2.5g/L的冰乙酸3份、浓度为60g/L的浓硫酸6份、浓度为0.2g/L的十二烷基磺酸钠1份、浓度为0.1g/L的聚乙二醇1份，超细钨粉的装载量为20g/dm3，在常温下使用磁力搅拌机在500rpm的转速下磁力搅拌1min，静置3min，开启电流密度为1A/dm3的直流电源和超声波装置超声电镀4min，所述磁力搅拌-静置-超声电镀的过程重复7次，且每重复循环一次后添加混合酸液将pH值稳定在3.5，混合酸液为：34wt%的硝酸溶液和在70℃以上温度溶解后的66wt%的硼酸溶液，将一次电镀液与超细钨粉分离并清洗电镀槽；
S2-2、二次电镀：将二次电镀液和一次电镀后的超细钨粉倒入电镀槽中，进行双向脉冲电镀，二次电镀液按重量份数计，包括：浓度为60g/L的无水硫酸铜15份、浓度为60g/L的苯并三氮唑10份、浓度为5g/L的一次水合次磷酸钠1份，超细钨粉的装载量为10g/dm3，正向脉冲的电流密度为10A/dm3，正向脉冲电镀时间为30s，反向脉冲的电流密度为4A/dm3，反向脉冲电镀时间为15s，双向脉冲电镀的温度为18℃，分离二次电镀液得到铜包钨粉；
S3、铜包钨粉还原：将得到的铜包钨粉放入氢气炉中还原，还原温度为200℃℃，还原时间为2h，钨与铜的质量比为5.5：1，还原后得到的铜包钨粉含氧量为550ppm；
S4、预成型：将还原后的铜包钨粉放入模具中进行冷压成型，压制成生坯；
S5、真空热压烧结：将冷压后的生坯放入石墨模具中，在真空热压烧结炉中烧结，保持压力为40MPa，烧结温度为1200℃，真空度为10-2Pa，烧结0.5h，冷却后得到铜钨合金。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于钨粉前处理中钨粉的粒度不同。
S1、钨粉前处理：
S1-1、球磨：将钨粉清洗后放入球磨机球磨8h，并加入无水乙醇，加入无水乙醇量与钨粉的重量比为1：1，得到球磨后粒度为50-80μm的钨粉；
S1-2、雾化制粉：使用高压水雾将球磨后的钨粉进行雾化，得到雾化后粒度为350-600nm的超细钨粉。
实施例3
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于步骤S1中钨粉前处理钨粉的粒度不同。
S1、钨粉前处理：
S1-1、球磨：将钨粉清洗后放入球磨机球磨8h，并加入无水乙醇，加入无水乙醇量与钨粉的重量比为1：1，得到球磨后粒度为80-100μm的钨粉；
S1-2、雾化制粉：使用高压水雾将球磨后的钨粉进行雾化，得到雾化后粒度为600-800nm的超细钨粉。
实施例4
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于步骤S1-3中碱/酸洗的参数不同。
S1-3、碱/酸洗：将雾化后的超细钨粉分别进行碱洗和酸洗，碱洗的步骤为：将超细钨粉浸入除油剂中，除油剂与超细钨粉的体积比为4：1，除油剂的成分及含量为：氢氧化钠15wt%，十二烷基磺酸钠2wt%，磷酸钠5wt%，余量为水，在80℃的超声条件下清洗15min，使用离心机将超细钨粉过滤，使用清水反复冲洗至pH值为中性，烘干；酸洗的步骤为：将碱洗后的超细钨粉浸入质量浓度为5%的硝酸溶液中，硝酸溶液与超细钨粉的体积比为3：1，在30℃的超声条件下清洗15min，使用离心机将超细钨粉过滤，使用清水反复冲洗至pH值为中性，烘干并抽真空保存。
实施例5
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于步骤S1-3中碱/酸洗的参数不同。
S1-3、碱/酸洗：将雾化后的超细钨粉分别进行碱洗和酸洗，碱洗的步骤为：将超细钨粉浸入除油剂中，除油剂与超细钨粉的体积比为4：1，除油剂的成分及含量为：氢氧化钠12wt%，十二烷基磺酸钠1.5wt%，磷酸钠4.5wt%，余量为水，在78℃的超声条件下清洗18min，使用离心机将超细钨粉过滤，使用清水反复冲洗至pH值为中性，烘干；酸洗的步骤为：将碱洗后的超细钨粉浸入质量浓度为5%的硝酸溶液中，硝酸溶液与超细钨粉的体积比为3：1，在27℃的超声条件下清洗13min，使用离心机将超细钨粉过滤，使用清水反复冲洗至pH值为中性，烘干并抽真空保存。
实施例6
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于步骤S2-1中一次电镀的参数不同。
S2-1、一次电镀：将一次电镀液和超细钨粉倒入电镀槽中，一次电镀液按重量份数计，包括：浓度为100g/L的无水硫酸铜25份、浓度为2.5g/L的冰乙酸3份、浓度为60g/L的浓硫酸6份、浓度为0.2g/L的十二烷基磺酸钠1份、浓度为0.1g/L的聚乙二醇1份，超细钨粉的装载量为20g/dm3，在常温下使用磁力搅拌机在500rpm的转速下磁力搅拌1min，静置3min，开启电流密度为2A/dm3的直流电源和超声波装置超声电镀4min，所述磁力搅拌-静置-超声电镀的过程重复6次，且每重复循环一次后添加混合酸液将pH值稳定在3.5，混合酸液为：40wt%的硝酸溶液和在70℃以上温度溶解后的60wt%的硼酸溶液，将一次电镀液与超细钨粉分离并清洗电镀槽。
实施例7
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于步骤S2-1中一次电镀的参数不同。
S2-1、一次电镀：将一次电镀液和超细钨粉倒入电镀槽中，一次电镀液按重量份数计，包括：浓度为110g/L的无水硫酸铜25份、浓度为2.5g/L的冰乙酸3份、浓度为50g/L的浓硫酸6份、浓度为0.2g/L的十二烷基磺酸钠1份、浓度为0.1g/L的聚乙二醇1份，超细钨粉的装载量为20g/dm3，在常温下使用磁力搅拌机在500rpm的转速下磁力搅拌1min，静置3min，开启电流密度为3A/dm3的直流电源和超声波装置超声电镀3min，所述磁力搅拌-静置-超声电镀的过程重复6次，且每重复循环一次后添加混合酸液将pH值稳定在3.8，混合酸液为：37wt%的硝酸溶液和在70℃以上温度溶解后的63wt%的硼酸溶液，将一次电镀液与超细钨粉分离并清洗电镀槽。
实施例8
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于步骤S2-1中一次电镀的参数不同。
S2-1、一次电镀：将一次电镀液和超细钨粉倒入电镀槽中，一次电镀液按重量份数计，包括：浓度为120g/L的无水硫酸铜25份、浓度为2.5g/L的冰乙酸3份、浓度为40g/L的浓硫酸6份、浓度为0.2g/L的十二烷基磺酸钠1份、浓度为0.1g/L的聚乙二醇1份，超细钨粉的装载量为20g/dm3，在常温下使用磁力搅拌机在500rpm的转速下磁力搅拌1min，静置3min，开启电流密度为4A/dm3的直流电源和超声波装置超声电镀2min，所述磁力搅拌-静置-超声电镀的过程重复5次，且每重复循环一次后添加混合酸液将pH值稳定在4，混合酸液为：40wt%的硝酸溶液和在70℃以上温度溶解后的60wt%的硼酸溶液，将一次电镀液与超细钨粉分离并清洗电镀槽。
实施例9
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于步骤S2-1中一次电镀的参数不同。
S2-1、一次电镀：将一次电镀液和超细钨粉倒入电镀槽中，一次电镀液按重量份数计，包括：浓度为120g/L的无水硫酸铜25份、浓度为2.5g/L的冰乙酸3份、浓度为40g/L的浓硫酸6份、浓度为0.2g/L的十二烷基磺酸钠1份、浓度为0.1g/L的聚乙二醇1份，超细钨粉的装载量为20g/dm3，在常温下使用磁力搅拌机在500rpm的转速下磁力搅拌1min，静置3min，开启电流密度为5A/dm3的直流电源和超声波装置超声电镀2min，所述磁力搅拌-静置-超声电镀的过程重复5次，且每重复循环一次后添加混合酸液将pH值稳定在4，混合酸液为：34wt%的硝酸溶液和在70℃以上温度溶解后的66wt%的硼酸溶液，将一次电镀液与超细钨粉分离并清洗电镀槽。
实施例10
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于步骤S2-2中二次电镀的参数不同。
S2-2、二次电镀：将二次电镀液和一次电镀后的超细钨粉倒入电镀槽中，进行双向脉冲电镀，二次电镀液按重量份数计，包括：浓度为80g/L的无水硫酸铜15份、浓度为80g/L的苯并三氮唑10份、浓度为5g/L的一次水合次磷酸钠1份，超细钨粉的装载量为10g/dm3，正向脉冲的电流密度为12A/dm3，正向脉冲电镀时间为30s，反向脉冲的电流密度为5A/dm3，反向脉冲电镀时间为15s，双向脉冲电镀的温度为22℃，分离二次电镀液得到铜包钨粉。
实施例11
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于步骤S2-2中二次电镀的参数不同。
S2-2、二次电镀：将二次电镀液和一次电镀后的超细钨粉倒入电镀槽中，进行双向脉冲电镀，二次电镀液按重量份数计，包括：浓度为60g/L的无水硫酸铜15份、浓度为60g/L的苯并三氮唑10份、浓度为5g/L的一次水合次磷酸钠1份，超细钨粉的装载量为10g/dm3，正向脉冲的电流密度为10A/dm3，正向脉冲电镀时间为30s，反向脉冲的电流密度为4A/dm3，反向脉冲电镀时间为15s，双向脉冲电镀的温度为20℃，分离二次电镀液得到铜包钨粉。
实施例12
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于步骤S2-2中二次电镀的参数不同。
S2-2、二次电镀：将二次电镀液和一次电镀后的超细钨粉倒入电镀槽中，进行双向脉冲电镀，二次电镀液按重量份数计，包括：浓度为80g/L的无水硫酸铜15份、浓度为80g/L的苯并三氮唑10份、浓度为5g/L的一次水合次磷酸钠1份，超细钨粉的装载量为10g/dm3，正向脉冲的电流密度为11A/dm3，正向脉冲电镀时间为30s，反向脉冲的电流密度为4.5A/dm3，反向脉冲电镀时间为15s，双向脉冲电镀的温度为20℃，分离二次电镀液得到铜包钨粉。
实施例13
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于步骤S3中还原参数不同。
S3、铜包钨粉还原：将得到的铜包钨粉放入氢气炉中还原，还原温度为350℃，还原时间为1h，钨与铜的质量比为7：1，还原后得到的铜包钨粉含氧量为500ppm。
实施例14
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于步骤S3中还原参数不同。
S3、铜包钨粉还原：将得到的铜包钨粉放入氢气炉中还原，还原温度为500℃，还原时间为0.5h，钨与铜的质量比为9：1，还原后得到的铜包钨粉含氧量为400ppm。
实施例15
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于步骤S5中烧结参数不同。
S5、真空热压烧结：将冷压后的生坯放入石墨模具中，在真空热压烧结炉中烧结，保持压力为25MPa，烧结温度为1100℃，真空度为10-2Pa，烧结1h，冷却后得到铜钨合金。
实施例16
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于步骤S5中烧结参数不同。
S5、真空热压烧结：将冷压后的生坯放入石墨模具中，在真空热压烧结炉中烧结，保持压力为10MPa，烧结温度为1060℃℃，真空度为10-3Pa，烧结0.5h，冷却后得到铜钨合金。
实验例
对实施例1-3中一次电镀后制备的铜包钨粉包覆率及铜含量进行测量，结果如图1所示，可以看出，当钨粉粒度为350-600nm时包覆率最大，为88%，包覆效果最好，而包覆铜含量随钨粉粒度的增大而增加。
对实施例1、4、5中碱/酸洗效果进行测定，发现三组实施例中洗后钨粉均达到电镀要求。
对实施例1、6-9中一次电镀后制备的铜包钨粉包覆率及铜含量进行测量，结果如图2所示，其中电流密度对实验结果起主要影响作用，可以看出，包覆率和铜含量随电流密度的增加呈先增大后减小的趋势，实施例3中的一次电镀参数为最优选。
对实施例1、10-12中二次电镀后制备的铜包钨粉包覆率及铜含量进行测量，结果如图3所示，可以看出，经二次电镀处理后的包覆率和铜含量与一次电镀相比均有显著提升。
对实施例1、13、14中制备得到的铜钨触头力学性能进行测试，根据GB/T 3849.2-2010《硬质合金洛氏硬度试验》标准用HV-120型维氏硬度机测试铜钨触头的硬度，采用50公斤载荷将磨平的试样放于工作台上调焦距打压痕读出对角线长度得到硬度值；根据GB228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》在CMT5205 电子万能试验机上进行室温拉伸试验，拉伸速率为5mm/min，测试铜钨触头的抗拉强度，测试结果如表1所示。
表1 实施例1、13、14力学性能测试结果
实施例 硬度（HB） 抗拉强度（MPa）
实施例1 103 167
实施例13 105 174
实施例14 102 172
从表1可以看出，当采用合适的还原温度和钨含量时，铜钨触头的力学性能最优，实施例13中的还原参数制备的铜钨触头性能最优。
对实施例1、15、16中制备得到的铜钨触头力学性能进行测试，测试结果如表2所示。
表2 实施例1、15、16力学性能测试结果
实施例 硬度（HB） 抗拉强度（MPa）
实施例1 103 167
实施例15 101 159
实施例16 100 158
从表2可以看出，烧结参数对铜钨触头的力学性能总体影响较小，采用实施例1中在较高的烧结温度和烧结压力下能够使铜钨触头的力学性能提升。

Claims (9)

1.一种采用超细钨粉制备铜钨合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、钨粉前处理：
S1-1、球磨：将钨粉清洗后放入球磨机球磨8h，得到球磨后的钨粉；
S1-2、雾化制粉：使用高压水雾将球磨后的钨粉进行雾化，得到雾化后的超细钨粉；
S1-3、碱/酸洗：将雾化后的超细钨粉分别进行碱洗和酸洗；
S2、超细钨粉表面包覆铜：
S2-1、一次电镀：将一次电镀液和超细钨粉倒入电镀槽中，超细钨粉的装载量为20g/dm3，在常温下使用磁力搅拌机在500rpm的转速下磁力搅拌1min，静置3min，开启电流密度为1-5A/dm3的直流电源和超声波装置超声电镀2-4min，所述磁力搅拌-静置-超声电镀的过程重复5-7次，且每重复循环一次后添加混合酸液将pH值稳定在3.5-4之间，将一次电镀液与超细钨粉分离并清洗电镀槽，一次电镀液按重量份数计，包括：浓度为100-120g/L的无水硫酸铜25份、浓度为2.5g/L的冰乙酸3份、浓度为40-60g/L的浓硫酸6份、浓度为0.2g/L的十二烷基磺酸钠1份、浓度为0.1g/L的聚乙二醇1份；
S2-2、二次电镀：将二次电镀液和一次电镀后的超细钨粉倒入电镀槽中，进行双向脉冲电镀，分离二次电镀液得到铜包钨粉，二次电镀液按重量份数计，包括：浓度为60-80g/L的无水硫酸铜15份、浓度为60-80g/L的苯并三氮唑10份、浓度为5g/L的一次水合次磷酸钠1份；
S3、铜包钨粉还原：将得到的铜包钨粉放入氢气炉中还原，还原温度为200℃-500℃，还原时间为0.5-2h；
S4、预成型：将还原后的铜包钨粉放入模具中进行冷压成型，压制成生坯；
S5、真空热压烧结：将冷压后的生坯放入石墨模具中，在真空热压烧结炉中烧结，保持压力为10-40MPa，烧结温度为1060℃-1200℃，真空度为10-2-10-3Pa，烧结0.5-2h，冷却后得到铜钨合金。
2.根据权利要求1所述的一种采用超细钨粉制备铜钨合金的方法，其特征在于，所述步骤S1-1中得到的钨粉粒度为10-100μm，所述步骤S1-2中得到的超细钨粉粒度为50-800nm。
3.根据权利要求1所述的一种采用超细钨粉制备铜钨合金的方法，其特征在于，所述步骤S1-1中在球磨时加入无水乙醇，加入无水乙醇量与钨粉的重量比为1：1。
4.根据权利要求1所述的一种采用超细钨粉制备铜钨合金的方法，其特征在于，所述步骤S1-3中碱洗的步骤为：将超细钨粉浸入除油剂中，在75-80℃的超声条件下清洗15-30min，使用离心机将超细钨粉过滤，使用清水反复冲洗至pH值为中性，烘干；酸洗的步骤为：将碱洗后的超细钨粉浸入质量浓度为5%的硝酸溶液中，在25-30℃的超声条件下清洗10-15min，使用离心机将超细钨粉过滤，使用清水反复冲洗至pH值为中性，烘干并抽真空保存。
5.根据权利要求4所述的一种采用超细钨粉制备铜钨合金的方法，其特征在于，所述除油剂与超细钨粉的体积比为4：1，除油剂的成分及含量为：氢氧化钠10-15wt%，十二烷基磺酸钠1-2wt%，磷酸钠4-5wt%，余量为水。
6.根据权利要求4所述的一种采用超细钨粉制备铜钨合金的方法，其特征在于，所述硝酸溶液与超细钨粉的体积比为3：1。
7.根据权利要求1所述的一种采用超细钨粉制备铜钨合金的方法，其特征在于，所述步骤S2-1中混合酸液为：34-40wt%的硝酸溶液和在70℃以上温度溶解后的60-66wt%的硼酸溶液。
8.根据权利要求1所述的一种采用超细钨粉制备铜钨合金的方法，其特征在于，所述步骤S2-2中超细钨粉的装载量为10g/dm3，正向脉冲的电流密度为10-12A/dm3，正向脉冲电镀时间为30s，反向脉冲的电流密度为4-5A/dm3，反向脉冲电镀时间为15s，双向脉冲电镀的温度为18-22℃。
9.根据权利要求1所述的一种采用超细钨粉制备铜钨合金的方法，其特征在于，所述步骤S3中钨与铜的质量比为5.5-9：1，还原后得到的铜包钨粉含氧量＜600ppm。
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