科研成果

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江西铜业专利:一种钨和/或氧化钨弥散强化铜合金及其制备方法与应用

发布时间:2025-12-23 19:01:55  来源:江西铜业、国家知识产权局、先进铜基材料  作者:

  江西铜业技术研究院有限公司的发明专利(申请公布号 CN 121137397 A)公开了一种钨和/或氧化钨弥散强化铜合金及其制备方法与应用,为有色金属粉末冶金材料领域提供了新的技术方案。

  现有采用球磨工艺制备氧化物弥散铜合金的方式,存在球磨时间长、铜基体易氧化的问题,额外引入的氧含量会显著降低合金的导热、导电及机械力学性能。而该发明提出的制备方法有效解决了这一痛点,具体包括四步:

  首先将铜、钨和 / 或氧化钨混合后进行气流粉碎,该过程在惰性气体氛围中进行,气体压力控制在 0.7-1.0MPa,耗气量为 2-10m³/min,以混合物粉末总重量计,钨和 / 或氧化钨的重量百分含量为 0.1-5%,若同时含钨和氧化钨,二者重量比为 2:1;

  随后将混合物粉末进行冷等静压处理,压力 130-250MPa,保压时间 180-600s,得到合金坯体;

  接着对坯体进行氢气还原处理,温度 350-550℃,时间 1-3h;

  最后通过放电等离子体烧结得到成品,烧结温度 700-820℃,升温速率 20-50℃/min,加压 20-60MPa,升压时间 3-8min,优选采用两段式升温烧结。

  性能测试数据显示,该方法制备的合金坯体氧含量显著降低,实施例 1 中坯体氧含量仅为 0.06%,对应的合金热导率达 334W/(mK),电导率 83.5% IACS,抗拉强度 441MPa;采用钨丝作为钨源的实施例 3,坯体氧含量低至 0.05%,热导率 339W/(mK),电导率 90.5% IACS,抗拉强度更是达到 470MPa。反观对比方案,氢气还原温度过低(250℃)的对比例 1,坯体氧含量高达 0.18%,热导率仅 295W/(mK),抗拉强度 370MPa;采用传统球磨工艺的对比例 3,坯体氧含量 0.28%,热导率 270W/(mK),抗拉强度仅 320MPa,差距明显。

  该钨和 / 或氧化钨弥散强化铜合金可广泛应用于电子电器、半导体领域,尤其适用于断路器、继电器以及芯片封装的热沉,凭借优异的综合性能,有望在多个工业领域实现推广应用。

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