一種微波燒結(jié)制備高抗電弧燒蝕的銅鎢復(fù)合材料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及冶金技術(shù)、冶金新技術(shù)以及微波燒結(jié)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種微波燒 結(jié)制備高抗電弧燒蝕的銅鎢復(fù)合材料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國電力行業(yè)的飛速前進(jìn)，對高壓開關(guān)的要求和需求與日俱增，因此銅鎢復(fù) 合材料的提升變得刻不容緩。銅鎢合金即具有W的高熔點、高密度、抗電蝕性、抗熔焊性和 較高的高溫強(qiáng)度，又具有Cu的高電導(dǎo)及熱導(dǎo)率、塑性及易加工性。由于Cu在電弧高溫下蒸 發(fā)時可吸收大量的電弧能量，降低電弧溫度，改善使用條件和降低電蝕作用，因此被廣泛地 用作高壓電器的電觸頭材料，也用作電加工的電極、高溫模具以及其他要求導(dǎo)電導(dǎo)熱性能 和高溫使用的場合。
[0003] 在制備銅鎢復(fù)合材料過程中，可在鎢粉壓坯與高溫滲銅之間添加預(yù)燒結(jié)，從而提 高銅鎢復(fù)合材料抗電弧燒蝕性，此環(huán)節(jié)通常采用燒結(jié)爐完成，造成生產(chǎn)周期長、耗能大、成 本尚等缺點。
[0004] 微波燒結(jié)技術(shù)是利用微波具有的特殊波段與材料耦合而產(chǎn)生熱量，使材料整體加 熱至燒結(jié)溫度而實現(xiàn)致密化的方法，其與常規(guī)燒結(jié)技術(shù)相比具有燒結(jié)溫度低、燒結(jié)時間短、 能源利用率和加熱效率高等優(yōu)點，并且制成的工件具有較高的密度、硬度和強(qiáng)韌性，綜合性 能優(yōu)異。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于一種微波燒結(jié)制備高抗電弧燒蝕 的銅鎢復(fù)合材料的方法。本發(fā)明通過將微波燒結(jié)工藝應(yīng)用于壓坯預(yù)燒結(jié)環(huán)節(jié)，提高銅鎢復(fù) 合材料的抗電弧燒蝕性能的同時，大大縮短生產(chǎn)周期，減少耗能，降低成本。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案來完成的，一種微波燒結(jié)制備高抗 電弧燒蝕的銅鎢復(fù)合材料的方法，包括以下步驟：
[0007] (1)加膠混粉
[0008] 將鎢粉與膠液進(jìn)行混合：鎢粉粒徑為2?10 μm，加入的膠液重量為鎢粉重量的 0.3%?3%，加膠液前使用有機(jī)溶劑進(jìn)行稀釋分散，加入的有機(jī)溶劑重量為鎢粉重量的 2%?3% ;將混合后的粉料置于立式混合器中混合5?15h，最后將其通過40?100目篩 網(wǎng)過篩后置于不銹鋼盒內(nèi)攤開晾曬1?5h ;
[0009] (2)稱粉壓制
[0010] 根據(jù)計劃得到的銅鎢復(fù)合材料中銅、鎢的各自比例及形狀尺寸，計算、稱取壓制坯 塊需要的鎢粉，裝粉前在鋼模內(nèi)壁涂抹硬脂酸作脫模劑，粉末裝好后，以4?8t/cm2的壓力 壓制鎢粉，保壓10?30s，脫模后獲得壓坯；
[0011] ⑶脫膠預(yù)燒
[0012] 將壓坯置于微波燒結(jié)爐爐腔內(nèi)，對爐腔抽真空至10?50Pa后，開始注入惰性氣 體作為保護(hù)氣體；當(dāng)爐腔壓強(qiáng)達(dá)到（0. 9?I. 3) X 105Pa時打開并調(diào)節(jié)出氣閥，保證爐腔內(nèi) 壓強(qiáng)維持到原先范圍；調(diào)整加熱功率，保證升溫速率維持在50?80°C /min，升溫至500? 750°C，保溫10?30min后，升溫至1200?1500°C，保溫10?60min ;最后關(guān)閉加熱源，冷 卻至50°C以下后出爐，獲得鎢骨架；
[0013] (4)高溫滲銅
[0014] 將步驟（3)中的鎢骨架放入石墨舟中，熔滲銅塊置于鎢骨架之上，周圍使用剛玉 粉填埋，置于氮氣氣氛高溫?zé)Y(jié)爐中，氣氛流量彡〇. 2m3/h，升溫至1200?1450°C后，保溫 2?5h，冷卻至室溫后取出并去掉未溶滲的余銅，即制備得到銅鎢復(fù)合材料。
[0015] 優(yōu)選的，步驟（1)中的膠液選用粘結(jié)劑。
[0016] 在上述任一方案中優(yōu)選的是，步驟（1)中的立式混合器的轉(zhuǎn)速為30?40r/min。
[0017] 在上述任一方案中優(yōu)選的是，步驟（2)中所述的銅鎢復(fù)合材料中銅、鎢的比例為 鎢粉的重量比為65?75%。
[0018] 在上述任一方案中優(yōu)選的是，步驟（3)中的微波頻率為2600?2700MHz、功率為 5. 5 ?6· 5KI
[0019] 在上述任一方案中優(yōu)選的是，步驟（3)中還可注入隊和!12的混合氣體作為保護(hù)氣 體，混合的體積比為9 : 1。
[0020] 在上述任一方案中優(yōu)選的是，步驟（4)中的石墨舟包括一組石墨舟片，所述石墨 舟片的左右兩端設(shè)有固定端，固定端上設(shè)有固定孔，石墨舟片上下邊間隔分布有定位孔，石 墨舟片上設(shè)有一組凹槽，凹槽呈橢圓形，且各所述石墨舟片通過陶瓷穿軸穿過定位孔和固 定孔相連接，相鄰的石墨舟片之間設(shè)有陶瓷墊圈。
[0021] 本發(fā)明的有益效果是：
[0022] 1.本發(fā)明通過將微波燒結(jié)工藝應(yīng)用于壓坯預(yù)燒結(jié)環(huán)節(jié)，提高銅鎢復(fù)合材料的抗電 弧燒蝕性能的同時，大大縮短生產(chǎn)周期，減少耗能，降低成本。
[0023] 2.該方法快速制備，采用微波燒結(jié)可以直接熔化金屬銅，具有加熱速度快，熱效率 高的特點。
[0024] 3.本發(fā)明的工藝流程簡單，合金性能也較為優(yōu)異。
【具體實施方式】
[0025] 下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0026] 實施例1
[0027] -種微波燒結(jié)制備高抗電弧燒蝕的銅鎢復(fù)合材料的方法，包括以下步驟：
[0028] (1)加膠混粉
[0029] 將鎢粉與膠液進(jìn)行混合：鎢粉粒徑為2 μm，加入的膠液重量為鎢粉重量的3%，膠 液選用粘結(jié)劑，加膠液前使用有機(jī)溶劑進(jìn)行稀釋分散，加入的有機(jī)溶劑重量為鎢粉重量的 2% ;將混合后的粉料置于立式混合器中混合15h，立式混合器的轉(zhuǎn)速為30r/min ;最后將其 通過100目篩網(wǎng)過篩后置于不銹鋼盒內(nèi)攤開晾曬5h ;
[0030] (2)稱粉壓制
[0031] 根據(jù)計劃得到的銅鎢復(fù)合材料中銅、鎢的各自比例及形狀尺寸，計算、稱取壓制坯 塊需要的鎢粉，所述的銅鎢復(fù)合材料中銅、鎢的比例為鎢粉的重量比為65%，裝粉前在鋼模 內(nèi)壁脫模硬脂酸作脫模劑，以4t/cm2的壓力壓制鎢粉，保壓30s，脫模后獲得壓坯；
[0032] (3)脫膠預(yù)燒
[0033] 將壓坯置于微波燒結(jié)爐爐腔內(nèi)，對爐腔抽真空至IOPa后，開始注入惰性氣體作為 保護(hù)氣體，保持微波頻率為2700MHz、功率為5. 5KW ;當(dāng)爐腔壓強(qiáng)達(dá)到I. 3 X 105Pa時打開并 調(diào)節(jié)出氣閥，保證爐腔內(nèi)壓強(qiáng)維持到原先范圍；調(diào)整加熱功率，保證升溫速率維持在50°C / min，升溫至750°C，保溫IOmin后，升溫至1500°C，保溫IOmin ;最后關(guān)閉加熱源，冷卻至 50°C以下后出爐，獲得鎢骨架；
[0034] (4)高溫滲銅
[0035] 將步驟（3)中的鎢骨架放入石墨舟中，石墨舟包括一組石墨舟片，所述石墨舟片 的左右兩端設(shè)有固定端，固定端上設(shè)有固定孔，石墨舟片上下邊間隔分布有定位孔，石墨舟 片上設(shè)有一組凹槽，凹槽呈橢圓形，且各所述石墨舟片通過陶瓷穿軸穿過定位孔和固定孔 相連接，相鄰的石墨舟片之間設(shè)有陶瓷墊圈；熔滲銅塊置于鎢骨架之上，周圍使用剛玉粉填 埋，置于氮氣氣氛高溫?zé)Y(jié)爐中，氣氛流量彡〇. 2m3/h，升溫至1200°C后，保溫5h，冷卻至室 溫后取出并去掉未溶滲的余銅，即制備得到銅鎢復(fù)合材料。
[0036] 實施例2
[0037] -種微波燒結(jié)制備高抗電弧燒蝕的銅鎢復(fù)合材料的方法，包括以下步驟：
[0038] (1)加膠混粉
[0039] 將鎢粉與膠液進(jìn)行混合：鎢粉粒徑為10um，加入的膠液重量為鎢粉重量的0. 3%， 膠液選用粘結(jié)劑，加膠液前使用有機(jī)溶劑進(jìn)行稀釋分散，加入的有機(jī)溶劑重量為鎢粉重量 的3% ;將混合后的粉料置于立式混合器中混合5h，立式混合器的轉(zhuǎn)速為40r/min ;最后將 其通過40目篩網(wǎng)過篩后置于不銹鋼盒內(nèi)攤開晾曬Ih ;
[0040] (2)稱粉壓制
[0041] 根據(jù)計劃得到的銅鎢復(fù)合材料中銅、鎢的各自比例及形狀尺寸，計算、稱取壓制坯 塊需要的鎢粉，所述的銅鎢復(fù)合材料中銅、鎢的比例為鎢粉的重量比為75%，裝粉前在鋼模 內(nèi)壁涂抹硬脂酸作脫模劑，以8t/cm2的壓力壓制鎢粉，保壓10s，脫模后獲得壓坯；
[0042] (3)脫膠預(yù)燒
[0043]