鎢銅
鎢和銅組成的合金，常用合金的含銅量為10%～50%。合金用粉末冶金方法制取，具有很好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性，較好的高溫強(qiáng)度和一定的塑性。在很高的溫度下，如3000℃以上，合金中的銅被液化蒸發(fā)，大量吸收熱量，降低材料表面溫度。所以這類材料也稱為金屬發(fā)汗材料。
1、簡(jiǎn)介
鎢銅合金有較廣泛的用途，主要是用來(lái)制造抗電弧燒蝕的高壓電器開(kāi)關(guān)的觸頭和火箭噴管喉襯、尾舵等高溫構(gòu)件，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(chǎng)合。
鎢銅選用精細(xì)鎢、銅粉末，經(jīng)一流浸透燒結(jié)工藝精制而成，可承受近2000度高溫和高應(yīng)力，具有高熔點(diǎn)、高硬度、抗燒損和良好抗粘附性，電蝕產(chǎn)品表面光潔度高，精度極高，損耗低。
鎢銅廣泛用作高壓，超液壓開(kāi)關(guān)和斷路器的觸頭，保護(hù)環(huán)，用于電熱墩粗砧塊材料，自動(dòng)埋弧焊導(dǎo)電咀，等離子切割機(jī)噴嘴，電焊機(jī)，對(duì)焊機(jī)的焊頭，滾焊輪，封氣卯電極和點(diǎn)火花電極,點(diǎn)焊，碰焊材料等。
2、物理性能
鎢銅合金綜合了金屬鎢和銅的優(yōu)點(diǎn)，其中鎢熔點(diǎn)高(鎢熔點(diǎn)為3410℃，銅的熔點(diǎn)1080℃)，密度大(鎢密度為19.25g/cm，銅的密度為8.92/cm3) ；銅導(dǎo)電導(dǎo)熱性能優(yōu)越，鎢銅合金(成分一般范圍為WCu7~WCu50)微觀組織均勻、耐高溫、強(qiáng)度高、耐電弧燒蝕、密度大；導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能適中，廣泛應(yīng)用于軍用耐高溫材料、高壓開(kāi)關(guān)用電工合金、電加工電極、微電子材料，做為零部件和元器件廣泛應(yīng)用于航天、航空、電子、電力、冶金、機(jī)械、體育器材等行業(yè)。
性能 | 密度g/cm | 熱膨脹系數(shù)10-6/℃ | 熱導(dǎo)率w/(m·k) | 熱容J/(kg·℃) | 彈性模量GPa | 泊松密度 | 熔點(diǎn)℃ | 強(qiáng)度MPa |
鎢 | 19. 25 | 4. 5 | 174 | 136 | 411 | 0. 28 | 3410 | 550 |
銅 | 8. 92 | 16. 6 | 403 | 385 | 145 | 0. 34 | 1083 | 120 |
軍用耐高溫材料
鎢銅合金在航天航空中用作導(dǎo)彈、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的噴管、燃?xì)舛妗⒖諝舛妗⒈清F，主要要求是要求耐高溫(3000K~5000K)、耐高溫氣流沖刷能力，主要利用銅在高溫下?lián)]發(fā)形成的發(fā)汗制冷作用(銅熔點(diǎn)1083℃)，降低鎢銅表面溫度，保證在高溫極端條件下使用。
牌 號(hào) | 銅 Cu | 鎢 W | 雜質(zhì)總和 | 密度 g/cm3(20 ℃) | 電導(dǎo)率 %IACS | 溶化溫度 (℃) | 抗彎強(qiáng)度Mpa | 硬 度 |
CuW70 | 28-32 | 余量 | < 0.5 | 13.8-14 | ≥ 42 | ≥ 700 | ≥ 667 | ≥ 184 |
高溫鎢銅性能
牌號(hào) | 銅含量 | 鎢骨架 相對(duì)密度 | 材料密度 g/cm | 相對(duì) 密度 | 抗拉強(qiáng)度MPa | 斷裂韌性 MPa m | |
室溫 | 800℃ | ||||||
WCu10 | 8～12% | 77～82% | 16.5~17.5 | ≥97 | ≥300 | ≥150 | 15～18 |
WCu7 | 6～9% | 82～86% | 17~18 | ≥97 | ≥300 | ≥150 | 13～15 |
3、特點(diǎn)
1.電阻焊電極：綜合了鎢和銅的優(yōu)點(diǎn)，耐高溫、耐電弧燒蝕、強(qiáng)度高、比重大、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好，易于切削加工，并具有發(fā)汗冷卻等特性，由于具有鎢的高硬度、高熔點(diǎn)、抗粘附的特點(diǎn)，經(jīng)常用來(lái)做有一定耐磨性、抗高溫的凸焊、對(duì)焊電極。
2.電火花電極：針對(duì)鎢鋼、耐高溫超硬合金制作的模具需電蝕時(shí)，普通電極損耗大，速度慢。而鎢銅高的電腐蝕速度，低的損耗率，精確的電極形狀，優(yōu)良的加工性能，能保證被加工件的精確度大大提高。
3.高壓放電管電極：高壓真空放電管在工作時(shí)，觸頭材料會(huì)在零點(diǎn)幾秒的的時(shí)間內(nèi)溫度升高幾千攝氏度。而鎢銅高的抗燒蝕性能、高 韌性，良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能給放電管穩(wěn)定的工作提供必要的條件。
4.電子封裝材料：既有鎢的低膨脹特性，又具有銅的高導(dǎo)熱特性，其熱膨脹系數(shù)和導(dǎo)電導(dǎo)熱性可以通過(guò)調(diào)整材料的成分而加以改變。
4、分類
電工材料
鎢銅合金電工材料：主要分為電接觸材料和電加工材料。
(1)電接觸材料。這是較重要的一類電工材料，它們具有高的抗電弧燒蝕性能和抗熔焊性能，用于各種高、低壓開(kāi)關(guān)電器和某些儀表中作為電觸頭、電觸點(diǎn)和電極。電觸頭是鎢銅材料應(yīng)用量較大的一類，特別是含銅量在20%～40%的鎢銅材料應(yīng)用量較大，主要用作中、高電壓和中、大電流的開(kāi)關(guān)電器中，如輸電網(wǎng)的保護(hù)斷路器觸頭和其他觸頭、觸點(diǎn)。含15%～20%Cu的鎢銅觸頭可用在電壓高達(dá)50萬(wàn)V或更高的斷路器上。
(2)電加工材料。指用在電阻焊、電鉚接、電鐓鍛、電火花加工技術(shù)中的電極和模具材料。電火花加工要求電極或模具材料具有較好的導(dǎo)電性和抗電弧燒蝕性，以保證加工精度，所以多采用鎢銅材料。電阻焊也多采用鎢銅材料。電鉚接和電鐓鍛在某些場(chǎng)合下也采用鎢銅材料。
瞬時(shí)高溫材料
瞬時(shí)高溫材料是一種既重要又特殊的鎢銅材料，可在接近鎢熔點(diǎn)和稍超過(guò)鎢熔點(diǎn)的溫度下使用，工作時(shí)間很短，幾秒至200秒便完成使命，所以叫瞬時(shí)高溫材料。這類材料主要用來(lái)制造航天器的高溫部件，如火箭噴管、制導(dǎo)導(dǎo)彈飛行方向的燃?xì)舛妗?dǎo)彈端頭(頭錐、鼻錐)和其他構(gòu)件。抗燒蝕性和抗熱震性是瞬時(shí)高溫材料的較主要使用性能，因?yàn)楣腆w燃料的燃?xì)鉁囟纫话愀哌_(dá)2700～3300℃，燃?xì)饬髦泻写罅康墓腆w粒子，對(duì)噴管、燃?xì)舛娴炔考袊?yán)重的沖刷和燒蝕作用；而且這些部件是在急劇溫升的條件下(幾秒鐘升至工作溫度)工作的，因此對(duì)部件產(chǎn)生激烈的熱震破壞作用。對(duì)端頭而言，當(dāng)飛行器飛入太空再進(jìn)入大氣層時(shí)，由于速度快而受到粒子云的激烈摩擦產(chǎn)生高溫和侵蝕。鎢銅材料是能夠滿足上述要求的較好材料。
隨著碳一碳(C—C)纖維復(fù)合材料的研制成功和發(fā)展，因它具有質(zhì)輕和抗熱震性好的優(yōu)點(diǎn)，火箭噴管喉襯越來(lái)越多地用它來(lái)制造。但其抗燒蝕性遠(yuǎn)不如鎢銅材料，對(duì)那些要求抗燒蝕性高的噴管喉襯、燃?xì)舛婧推渌考孕栌面u基材料制造。
破甲材料
鎢銅材料可用作破甲材料，即一種所謂“藥型罩”材料。用鎢銅材料(常用W-30Cu材料)制成杯形或漏斗形的罩，倒裝于彈藥簡(jiǎn)的前端，靠火藥的溫度和壓力使罩變形成射流而穿甲。這種藥型罩較早用紫銅制造，并大量應(yīng)用。為了增大罩的單位質(zhì)量從而提高破甲能力，后來(lái)研制單位質(zhì)量比紫銅大的鎢鍘材料藥型罩，在理想的情況下，它比紫銅罩的破甲能力提高30%左右。[1]
5、用途
銅鎢合金綜合銅和鎢的優(yōu)點(diǎn)，高強(qiáng)度/ 高比重 /耐高溫/ 耐電弧燒蝕 / 導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好 / 加工性能好，ANK 鎢銅合金采用高品質(zhì)鎢粉及無(wú)氧銅粉，應(yīng)用等靜壓成型 - （高溫?zé)Y(jié)） - 滲銅，保證產(chǎn)品純度及準(zhǔn)確配比，組織細(xì)密，性能優(yōu)異。本司銅鎢系國(guó)內(nèi)優(yōu)質(zhì)鎢銅合金材料，極適合應(yīng)用于高硬度材料及薄片電極放電加工，電加工產(chǎn)品表面光潔度高，精度高，損耗低，有效節(jié)約電極材料提高放電加工速度并改善模具精度。另可用作點(diǎn)焊 /碰焊電極。鎢銅與模具鋼焊接成一體，在電極的使用上非常方便。
銅鎢合金主要應(yīng)用于：
1.電極材料：應(yīng)用于高硬度材料及溥片電極放電加工,電加工產(chǎn)品表面光潔度高,精度高,損耗低,有效節(jié)約。
2.觸點(diǎn)材料: 高中壓開(kāi)關(guān)或斷路器的弧觸頭和真空觸頭，線路板焊接和電器接觸點(diǎn)。
3.焊接材料:埋弧焊機(jī),氣體保護(hù)焊機(jī)焊咀,無(wú)線電電阻廠(生產(chǎn)炭膜電阻,金屬鍍膜電阻)電阻對(duì)焊機(jī)碰焊材料(銅鎢合金焊接圓盤) 。
4.導(dǎo)衛(wèi)材料:各種線材軋鋼,用于導(dǎo)向保護(hù)作用材料。