钨铜合金渗铜工艺（粉末冶金+浸渗）是怎样的？
一、钨铜合金渗铜（粉末冶金+浸渗）工艺的工艺概述
钨‑铜合金的粉末冶金+浸渗工艺是一种经典且工业化最成熟的制备路线，适用于高致密、高性能W–Cu复合材料的制备。
钨铜合金渗铜（粉末冶金+浸渗）工艺的基本原理
钨粉通过压制或预烧结形成多孔骨架；将熔融铜浸渗进入钨骨架孔隙中，形成高致密复合体；
铜填充孔隙后与钨骨架形成良好界面，实现力学和热物理性能优化。
钨铜合金渗铜（粉末冶金+浸渗）工艺的关键目标
实现 ≥ 98% 相对密度（减少残余孔隙）；确保钨‑铜界面结合良好（导热、抗电弧、机械强度）；控制微观结构（钨颗粒尺寸、铜浸渗均匀性）；可制备不同 W/Cu 比的合金（50–90 wt% W）。
二、钨铜合金渗铜（粉末冶金+浸渗）工艺的主要工艺流程
- 钨铜合金渗铜（粉末冶金+浸渗）工艺的原料准备
钨粉
纯度：通常 ≥ 99.9%；粒径3–25 µm（高性能合金倾向 5–10 µm）；表面活性处理（如轻度氧化层去除）可改善浸渗润湿性。
铜粉（用于后续浸渗）
纯度：≥ 99.9%；
粒径：10–50 µm；
熔点：1085°C，需保证良好流动性和润湿性。
添加剂（可选）
微量Ni、Co或Fe用于改善钨骨架烧结致密性；有些工艺使用表面活化剂（如B₂O₃）提升铜浸润性。
- 钨铜合金渗铜（粉末冶金+浸渗）工艺的钨粉压制成型
压制方式
单向压制（Uniaxial Pressing）：用于简单几何形状板材或棒材；
等静压 (Cold / Hot Isostatic Press, CIP / HIP)
用于复杂几何件，孔隙均匀；
模压+滚压
用于批量片材。
目标孔隙率
典型孔隙率 30–40%，可确保后续铜浸渗顺利；孔隙过小：浸渗困难；孔隙过大：最终密度不足，导热降低。
成型压力
单向压制：150–300 MPa；等静压：200–400 MPa。
- 钨铜合金渗铜（粉末冶金+浸渗）工艺的钨骨架烧结（预烧结/活化烧结）
钨铜合金渗铜工艺目的
粉末颗粒初步结合，提高骨架强度；调整孔隙结构便于铜浸渗。
钨铜合金渗铜工艺烧结参数
温度：1450–1600°C（低压或真空下）
气氛：氢气或真空，防止氧化
时间：1–4小时，依颗粒尺寸和板厚而定
钨铜合金渗铜工艺结果
孔隙连通，骨架可承受铜浸渗压力；烧结致密度约65–75%。
- 钨铜合金渗铜工艺的铜熔融浸渗（Liquid Copper Infiltration）
钨铜合金渗铜工艺原理
熔融铜通过毛细作用和重力流入钨骨架孔隙；铜与钨颗粒界面润湿良好，形成致密复合材料。
工艺条件
浸渗温度：1085–1150°C（略高于铜熔点，保持低氧化）
浸渗气氛：氩气保护或真空，防止铜氧化
浸渗时间：0.5–2 小时，取决于样品厚度和孔隙结构
可选压力辅助：0.1–0.5 MPa 气压，提升铜渗透深度
润湿性控制
铜在钨表面的润湿角应尽量小(< 30°)；可以通过添加微量 Ni、Co、B₂O₃ 或使用真空/氢气环境改善润湿。
5.钨铜合金渗铜（粉末冶金+浸渗）工艺的冷却与后处理
冷却
缓慢冷却，防止热应力导致裂纹；
推荐 3–5°C/min 控制冷却速率
后处理
机械加工（车、铣、磨、EDM）
表面热处理或电镀（增强耐磨或耐腐蚀性）
激光/等离子表面处理（改善界面或抗电弧性能）
三、钨铜合金渗铜工艺的关键控制参数及其对性能的影响
钨铜合金渗铜工艺的关键控制参数及其对性能的影响
四、钨铜合金渗铜（粉末冶金+浸渗）工艺的钨铜制品性能优化原则
孔隙连通性优先
保证铜能充分浸渗，减少残余孔隙。
界面润湿性
通过真空、保护气或表面活化剂改善润湿。
微结构控制
钨颗粒尺寸和分布均匀，铜相连续，形成高导热网络。
热处理匹配
冷却和后处理减小热应力，保证力学和热循环稳定性。
五、钨铜合金渗铜（粉末冶金 + 浸渗）工艺的工艺优缺点
钨铜合金渗铜工艺的工艺的优缺点
六、钨铜合金渗铜（粉末冶金+浸渗）工艺的工程应用与选型提示
高钨含量 (≥80 wt%)
用于电接触件、X 射线靶、耐电弧器件，要求低 CTE、耐烧蚀。
中等钨含量 (70–80 wt%)
用于功率电子散热基板、电极、热管理部件，兼顾导热和机械强度。
低钨含量 (<70 wt%)
主要用于高导热需求但负载不高的散热件或配重件。
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