鎢銅電極液相燒結理論

鎢銅合金電極同時具有鎢和銅的所有優點，如鎢的高熔點，高密度，高硬度以及銅的良好的導電導熱性。鎢相的熔點高達3387℃，而銅相熔點只有1083℃，兩者的熔點相差較大，也就使得鎢銅合金的燒結成為了一種典型的液相燒結。在液相燒結過程中，固相在液相中的溶解度、固相與液相的介面能以及液相沿固相晶界的穿透能力極大地影響了燒結速度和顯微結構的變化。工藝參數如顆粒尺寸分佈、粉末純度、燒結溫度、燒結時間、燒結氣氛和壓坯密度等等都是影響鎢銅合金電極材料性能的關鍵因素。

液相燒結需滿足潤濕性、溶解度、液相數量三項條件，潤濕性由固相、液相的表面張力（比表面能）γ_S、γ_L以及兩相的介面張力（介面能）γ所決定的。而從熱力學條件的角度看，在固相和液相的接觸點達到平衡需滿足γ_S = γ_SL + γ_Lcosθ。θ為潤濕角或接觸角，完全潤濕時，θ=0°，則γ_S = γ_SL + γ_L；部分潤濕時，0°＜θ＜90°；完全不潤濕時，θ＞90°，此時γ_S ≥ γ_SL + γ_L。發生液相燒結就必須滿足θ＜90°，液相只有具備完全潤濕或部分潤濕才能滲入孔隙和晶粒間隙，形成網路狀的包覆結構。如果θ＞90°，燒結時生成的液相就會迅速滲出燒結體外，燒結緻密化就不能順利完成，從而使得鎢銅合金的組相發生變化。

從經典的液相潤濕固相的平衡圖中，我們不難看出只有當固相與液相表面能之和大於固-液介面能時，即W_SL = γ_S + γ_L – γ_SL中W_SL＞0,時，液相才能有效潤濕固相表面。固相在液相中的一定溶解度有利於改善潤濕性，促進液相數量的增加，可以借助液相進行物質遷移，且溶于液相中的溶質部分所進行的溶解析出過程可填補固相顆粒表面的缺陷和顆粒間隙，從而進一步改善固相顆粒分佈的均勻性。液相數量需滿足填滿固相顆粒的間隙，降低材料的孔隙率，提高材料的密度，一般以液相量占燒結體積的20%-50%為最佳，超過容易發生燒結變形，不足則使得液相無法要填滿固相鎢骨架的孔隙，且固相顆粒相互接觸發生晶粒長大的現象。