
纳米钨铜制备工艺是怎样的?
根据中钨智造科技有限公司的生产实践,本文总结一个可行的纳米钨铜材料制备工艺多阶段路工艺线图:粉体→成形→致密化→复合→精加工。

1.纳米钨粉、铜粉粉体制备阶段,获得纳米级钨粉、纳米铜粉或铜包覆钨粉。
高能球磨,纳米钨粉+纳米Cu粉→纳米混合粉;
溶胶–凝胶法,获得纳米均匀前驱体;
氧化物–氢还原法,WO₃纳米化→ W纳米粉;
化学镀铜法,钨颗粒表面均匀包覆纳米铜层;
气相沉积,制备超细钨或铜纳米粉,通过以上的各类工艺,可获得粒径20–80 nm的纳米粉,界面洁净,可直接烧结。

2.纳米复合粉制备阶段,使W与Cu在纳米尺度充分混合。
纳米球磨复合=》超声分散+低温干燥=》纳米包覆(Cu包覆W或W包覆Cu)=》有机前驱体复合(用于均匀分布铜相),通过前面的工艺,可使W/Cu比例均匀、界面活性高的复合纳米粉。

3.纳米钨铜合金的成形阶段,使粉体形成可烧结的坯体
冷等静压(CIP)、模压成形、注射成形(适合复杂形状与细微结构)、片状成形(用于电子封装热沉),这几种工艺都可以获得致密性较高、孔隙均匀的坯体。

4.纳米钨铜合金材料的致密化烧结阶段,形成高致密度纳米钨铜复合结构。
现代纳米钨铜多采用快速致密化技术包括:
(1)放电等离子烧结(SPS)
纳米结构优先保留,烧结时间短、界面扩散增强
(2)热等静压(HIP)
使材料致密度达到99.5%+,适合大尺寸部件;快速热压、微波烧结(均匀升温),可生产接近全致密、界面结合强、晶粒精细的纳米钨铜块体。

5.渗铜或界面增强阶段,改进界面,进一步提高导热/导电/强度
微通道渗铜、纳米界面润湿剂加入;Cu局部补渗,可实施界面扩散层工程,如添加少量 Cr、Re 改善界面。本工艺可使铜分布更均匀、界面热阻更低、导热更高。

6.多尺度复合结构构建,构建梯度结构或多材料结构
WCu梯度材料制造,纳米层状复合,W骨架+纳米铜涂层,增材制造,打印复杂冷却结构、发汗结构,该工艺可获得具备多功能、可定制膨胀系数与导热性能的结构体。

7.精加工阶段,形成最终工程化产品。
超精密数控加工、电火花成形(EDM)、激光微加工、化学机械研磨,用于电子级产品。

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