鎢銅合金的制備及其性能研究

鎢銅合金由于自身的諸多優(yōu)良特性，目前己廣泛應(yīng)用于大容量真空斷路器和微電子領(lǐng)域。上世紀(jì)30年代中期，倫敦鐳協(xié)會的Melennan和Smithells最早進(jìn)行了鎢銅合金的研制。這類合金在國防、航空航天、電子信息和機(jī)械加工等領(lǐng)域中具有十分廣泛的用途，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。鎢基合金受到了世界各國的高度重視，已成為材料科學(xué)界較為活躍的研究領(lǐng)域之一。

鎢具有高的熔點、高的密度、低的熱膨脹系數(shù)和高的強(qiáng)度，銅具有很好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性。由W和Cu組成的W-Cu合金兼具W和Cu的優(yōu)點，即具有高的密度、良好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性、低的熱膨脹系數(shù)。隨著微電子信息技術(shù)的發(fā)展，電子器件的小型化和高功率化，器件的發(fā)熱和散熱是其必須面對的一個重要問題。W-Cu合金的高導(dǎo)熱性可以滿足大功率器件散熱需要，尤為重要的是，其熱膨脹系數(shù)(CTE)和導(dǎo)熱導(dǎo)電性能可以通過調(diào)整材料的成分而加以設(shè)計，可以與微電子器件中不同半導(dǎo)體材料進(jìn)行很好匹配連接，從而避免熱應(yīng)力所引起的熱疲勞破壞。因此在大規(guī)模集成電路和大功率微波器件中，鎢銅合金薄板作為電子封裝基板、連接件、散熱片和微電子殼體用材可以有效減少因散熱不足和熱膨脹系數(shù)差異導(dǎo)致的應(yīng)力問題，延長電子元件的使用壽命，具有廣闊的應(yīng)用前景。

W-Cu合金由導(dǎo)電性高的銅和難熔金屬鎢組成。金屬鎢和銅之間既不相互溶解也不形成金屬間化合物，鎢和銅只能形成假合金(pseudo-alloy)。鎢銅兩相單體均勻混合存在，因此W-Cu合金呈現(xiàn)出鎢的耐高溫、高硬度、低膨脹系數(shù)等優(yōu)點，和銅的高導(dǎo)熱導(dǎo)電性、好的塑性等綜合優(yōu)異性能.鎢一銅材料具有出色的抗電弧燒蝕、抗熔焊性和良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性，均已廣泛應(yīng)用于中、高壓電器、通訊、航空、航天和軍工等領(lǐng)域。

通常，制備鎢銅合金采用鎢粉和銅粉機(jī)械混合、成形和燒結(jié)的方法，或者采用熔滲工藝。但由于鎢和銅的性質(zhì)差異很大，因此難以達(dá)到鎢和銅的均勻分布，導(dǎo)致性能降低或不穩(wěn)定。利用鎢銅復(fù)合粉末可以解決上述問題。目前，國內(nèi)外制備鎢銅復(fù)合粉末的方法主要有機(jī)械合金化、溶膠一凝膠法和機(jī)械一熱化學(xué)工藝合成法，但是機(jī)械合金化法和溶膠一凝膠法很難制得鎢相和銅相均勻分布的W-Cu復(fù)合粉;機(jī)械一熱化學(xué)工藝合成法制得的W-Cu復(fù)合粉末純度不高。

目前，鎢銅復(fù)合材料各種新的可能應(yīng)用正在不斷的開發(fā)和研究中，不同粒度的鎢粉化學(xué)鍍銅后的應(yīng)用也不同，粒度小的鎢粉化學(xué)鍍后的W-Cu復(fù)合粉末被廣泛的應(yīng)用在微電子信息技術(shù)領(lǐng)域和航天領(lǐng)域，例如電子封裝、熱沉材料和火箭噴嘴、飛機(jī)喉襯;粒度大的鎢粉包覆后在軍工方面得到廣泛應(yīng)用，例如可用來制備藥形罩，因為適當(dāng)粒度的粗鎢粉密度更大，可以大大提高破甲彈的破甲威力。

近年來，對鎢粉化學(xué)鍍銅開始研究，但都是針對某一細(xì)小粒度的鎢粉，研究絡(luò)合劑、甲醛、硫酸銅溶液濃度等因素對化學(xué)鍍銅工藝性能的影響。由于在鎢粉表面鍍銅，因此粒度對化學(xué)鍍銅過程有大的影響。

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