鎢銅合金薄板

鎢銅合金薄板也可稱為超薄鎢銅片既具有鎢的高強度、高硬度、低膨脹係數等特性,同時又具有銅的高塑性、良好的導電和導熱性等特性,在大型積體電路和大功率微波器件中,鎢銅合金材料作為基片、嵌 塊、連接件和散熱元件得到迅速發展。但是,超薄鎢銅片在作為電子封裝材料使用時,密度需大於98%理論密度,才能保證高的導熱性,因此提高鎢銅合金的緻密度 是保證鎢銅合金薄板性能的關鍵。現有的鎢銅合金薄板加工的主要技術包括以下幾種: 

(1)熱煆+冷鍛處理法;該方法利用鍛壓機械對鎢銅合金坯料施加壓力,加工溫度高於銅的再結晶溫度使其產生塑性變形以獲得高密度合金材料,然後按照產品要求再經過常溫鍛壓得到所需規格材料。
(2)熱壓+複壓精整處理法;該方法在鎢銅合金燒結同時施加單向壓力,得到相對密度較高的合金,之後為達到所需尺寸,再對燒結合金材料進行複壓。
(3)熱軋+複壓精整處理法;該方法通過在高於銅的再結晶溫度時,對鎢銅燒結合金在熱軋機上進行軋製來提高合金的密度,然後再根據要求尺寸對鎢銅合金進行複壓。

然而,仔細分析上述處理方法技術可知,現有鎢銅合金的加工處理方法均存在一系列問題,首先涉及的問題就是生產週期過長,一般有2~3道生產工序,以生產厚 度為1mm以下的鎢銅合金薄板為例,其生產週期至少在2~5天以上;二是能耗高:熱鍛、熱軋、退火等工序須採用大功率的高溫加熱爐,能耗較高;並且現有技 術方法的成品率低,在高溫加工時極易產生開裂報廢,以生產1mm厚度的鎢銅合金薄板為例,其綜合成品率僅約50%;另外,現有技術方法的使用設備投資大, 種類和數量較多,而且多數為大功率和大噸位的加工設備,需要較大的加工場地。 
分析上述現有各技術方法存在以上諸多缺陷的主要原因在於鎢銅合金薄板的塑性較低,當對其熱加工變形時,由於鎢銅兩相的強度、硬度、塑性和熱膨脹係數差異較 大,熱加工時易產生塑性變形不協調,並產生介面開裂;而與此同時,當對其冷加工變形時,首先鎢銅合金表面受力產生加工硬化,隨著表面強度的提高帶動內部受 力從而提高其密度,但當表面受力增大到其極限應力時合金材料會產生介面開裂;另外一點還在於,當鎢銅合金用作電子封裝材料時,鎢銅合金材料的厚度較薄,而 現有燒結所得合金板坯一般較厚,在製備板坯的燒結過程中其坯料內部雜質元素難以通過揮發和氫氣還原徹底去除,導致其塑性較差,而且較厚的板坯需要多次熱加 工工序來達到所需厚度,這樣也使得板坯在加工過程中易產生加工硬化並導致材料開裂。因此,如何採用適當的方法使鎢銅合金避開熱加工工序,並且能夠直接通過冷加工得到所需厚度是克服現有技術缺陷的關鍵,也是本領域技術人員亟待解決的技術問題之一。

鎢銅合金薄板圖片

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鎢銅FGM應用

鎢銅零件圖片鎢銅FGM通過對鎢和銅組分的調整,可實現適用範圍較廣的高性能材料,應用範圍也覆蓋了航空航太、醫學、電磁、光學、能源等領域。其中最直接的應用就是航太飛行器材料,即熱應力緩和型鎢銅功能梯度材料。

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鎢銅電子封裝片

由於具有鎢的非常低的膨脹特性的銅的熱優點,銅鎢電子封裝片具有類似於碳化矽,氧化鋁和氧化鈹的性質。導熱係數和低膨脹也使銅鎢散熱器成為極其密集的電路的絕佳選擇Chinatungsten致力於為客戶提供各種材料的精密加工部件。其中的鎢銅電子封裝片是專為航空航太應用而設計。這種複合型金屬具有優異的導熱性,使其成為長期暴露於高溫和其他極端條件下的高公差要求零件的理想選擇。我們能夠生產製造50~90 CuW,並用精密CNC設備加工5 mm x 6 mm x 0.75 mm零件。所需的鎳和鍍金應用我們獨特和創新的化學過程,產生不可滲透的,RF硬化和精磨工藝。這些先進工藝使我們在CuW電鍍領域處於領先地位。在每個步驟,使用超精密檢測和計量設備來驗證我們維持所需的尺寸公差±0.02mm,以及1微米的均勻電鍍厚度。可靠的通信設備在軍事應用中至關重要,我們在材料科學和電鍍技術方面的專業知識使我們能夠滿足航空航太業合作夥伴期望的高標準。

鎢和銅材料的組合導致類似於用作晶片和襯底的碳化矽,氧化鋁和氧化鈹的熱膨脹特性。 由於鎢銅的導熱性和膨脹特性,銅鎢封裝片在密集封裝的電路中工作良好。此外其還可用於板式熱交換器、電子散熱器、積體電路、微波元件以及電腦CPU等各種對密封性以及散熱有一定要求的場合。板式熱交換器:用鎢銅封裝片通過將接觸點真空焊接形成耐高壓交錯流通結構,而這些流通結構使得板式熱交換器內的冷熱流體產生強烈紊流而達到高換熱效果。電子散熱器用鎢銅封裝片:也被稱為鎢銅散熱片,其無需外加電源,可通過自身傳導散發到周圍空氣中而達到自然冷卻的效果。積體電路用鎢銅封裝片:把一個電路中所需的電晶體、電阻、電容和電感等元件及佈線互連一起,製作在一小塊或幾小塊半導體晶片或介質基片上,然後封裝在一個管殼內,成為具有所需電路功能的微型結構;其中所有元件在結構上已組成一個整體,使電子元件向著微小型化、低功耗、智慧化和高可靠性方面邁進了一大步。CPU在工作的時候會產生大量的熱,如果不將這些熱量及時散發出去,則很容易導致電腦運行不暢,甚至燒毀CPU。鎢銅封裝片的加入可以通過良好的散熱降溫可以保證CPU的穩定運行。

鎢銅電子封裝片圖片

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鉻銅合金

鉻銅合金是含有0.6〜1.2%Cr的高銅合金。因其具有高強度,耐腐蝕性和導電性而被廣泛使用。鉻銅合金通過時效硬化處理的,在這種情況下,意味著由於鉻從固溶體中沉澱而在高溫下發生性能變化。完全時效後的鉻銅強度幾乎是純銅的兩倍,並且其導電性可保持高達85%IACS,是純銅的85%。鉻銅合金的耐腐蝕性優於純銅,這是由於鉻改善了保護性氧化膜的化學性能。除此之外,鉻銅合金還具有優異的冷成形性和良好的熱加工性。它可用于諸如電阻焊接電極,縫焊輪,開關齒輪,電纜連接器,斷路器部件,模具,點焊尖以及需要強度的電導體和熱導體的應用中。鉻銅合金的牌號為UNS C18050~C18600,鑄造合金C81400~C81540。

鉻銅合金是一種可熱處理的銅合金,具有良好的導電性,在高溫下的抗軟化性以及良好的強度和硬度。這種性能的組合使得C18200成為用於各種應用的優選電阻焊接電極材料之一。通常情況下,由99.1%銅和0.9%鉻組成,通過在1000℃(1850°F)溫度下退火半小時,然後在水中快速淬火,可以使其達到軟化的狀態。在這樣的退火條件下,合金易延展、容易成型,並且具有40%IACS的電導率。發生時效硬化反應是因為鉻在銅中的固溶度隨著溫度的降低而降低。緩冷鉻銅的結構是鉻和α銅的兩相混合物。通過從退火溫度快速冷卻鉻銅合金實現優異的機械性能,因此鉻保留在與銅的過飽和固溶體中。隨後進行時效處理,其中鉻從固溶體中沉澱,在基體中形成非常精細的沉澱分散體。淬火或快速冷卻的鉻銅合金的顯微組織看起來類似於非合金銅的顯微組織。回火處理使鉻從溶液中沉澱出來,在整個基體中形成鉻沉澱物。此外,鉻銅合金的應用範圍也非常廣泛,如電阻焊機電極,縫焊輪,電子開關裝置,電極夾爪,電纜連接器,載流臂和軸,斷路器部件,電弧和橋接部件,電子管中的柵側杆,模具,點焊頭,閃光焊電極,需要比銅更大強度的電和熱導體,開關觸點。

鉻銅合金產品圖片

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硬質合金刮刀鑽頭與內冷鑽

硬質合金刮刀鑽頭是一種在石油鑽井中上部鬆軟地層中常用的帶有翼片的切削鑽頭。期結構簡單,製造方便、價格低廉,在高塑性、低硬度的上部地層鑽進中能夠大幅提高機械鑽速,節約能耗。其根據鑽頭形狀有雙翼、三翼、四翼之分(也出現過多達十幾翼的刮刀鑽頭,如LX10),最常用的是三翼刮刀鑽頭。

再根據翼片底部形狀還可分為階梯形(內階梯,外階梯,平底)以及無階梯形兩種,其刃部鑲有硬質合金或金剛石;根據不同工作的需要,還可分為取芯鑽頭和非取芯鑽頭兩類。

另外,還有一些工作時需要注意的事項:上、卸鑽頭時應防止碰壞鑽頭保徑齒,尤其是金剛石刮刀鑽頭;起始時應採用低鑽速和低鑽壓以保護鑽頭和套管;待鑽鋌部分全部進入新井眼後再加上規定鑽壓進行鑽進,防止井斜;均勻送鑽、時刻校對指重表,防止鑽壓過大,甚至溜鑽;在鑽進後期,應注意泵壓變化以及鑽速變化,有可能鑽至硬地層導致刀片磨鈍或者斷裂脫落,應及時起鑽。

而硬質合金內冷鑽從柄部到切削刃有1~2個直通孔,或者雙螺旋孔,使壓縮空氣、油或切削液穿過,起到冷卻工具和工件的作用,並沖走切屑,特別適合用於切削熱較高的深孔加工。硬質合金內冷鑽主要由鑽尖、導屑槽、螺旋槽、退刀槽、刀柄、冷卻孔六部分組成。其中鑽尖在鑽削時需承受絕大部分的推力和扭矩,其結構在很大程度上影響加工品質和鑽頭的使用壽命;退刀槽是螺旋槽面與鑽頭外表面的過渡曲面,主要用於加工時切屑的排出,可以顯著提高加工孔表面的品質以及加工效率。

硬質合金內冷鉆圖片

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中國自主生產碳化鎢筆頭球珠並有望完全替代進口

圓珠筆頭示意圖最近有一個大家熱議的話題,就是中國終於造出了圓珠筆頭用球珠,有望完全替代進口。消息一出大家應該也是嘖嘖稱奇,小小的圓珠筆援助真有那麼難造嗎?我國在火箭發射、導彈、航空領域的技術都一直高速發展怎麼會搞不定這種日常生活中常見的小東西。這還得從去年的一檔央視節目《對話》說起。

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鎢銅鼻錐

鎢銅鼻錐圖片鎢銅鼻錐位於火箭或導彈的前端,當以超音速進入大氣層時,頭部會產生很強的弓形脫體激波,在保護有效載荷的同時其還需承受極大的溫度差以及粒子的高速侵蝕。簡單的火箭包括一個高細的圓柱體。由相對較薄的金屬製造而成。在這個圓柱內存放著火箭發動機的燃料和補給燃料罐,而為火箭提供推進力的發動機則放在圓柱的底部。

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鎢銅FGM抗熱震性能與抗疲勞性能

鎢銅圓環圖片鎢銅FGM抗熱震性能也被稱為熱穩定性、熱震穩定性、抗熱衝擊性或抗溫度急變性,其指的是在承受急劇溫度變化時,評價其抗破損能力的重要指標。各測試值之間越接近,精密度就越高。反之,精密度就越低抵抗損傷的能力。鎢銅FGM抗熱震性能的主要影響因素包括材料的熱膨脹係數、導熱係數、彈性模量、材料固有強度、斷裂韌性等。

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鎢銅FGM原理及特點

鎢銅合金板圖片鎢銅FGM原理及特點是主要通過連續控制材料的微觀要素,使介面的成分和組織呈連續性變化。其主要特徵包括:材料的組分和結構呈連續性梯度變化;
材料內部沒有明顯的介面;
材料的性質也呈連續性梯度變化。

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納米AlN顆粒對鎢銅複合材料的影響

鎢銅複合材料硬度最經常使用的是布氏硬度(HB)或洛氏硬度(HR)。隨著AlN添加量以及硬度測量值繪製變化曲線,我們不難得到鎢銅複合材料的硬度隨著納米AlN顆粒的添加量的增加而提高,這也說明了AlN顆粒的加入雖然減小了W-W之間的連接,但是其起到了細晶強化和彌散強化的作用,尤其對基體銅有著更好的強化作用。而當添加量超過1%時,硬度的升高趨勢變緩,這是因為鎢銅複合材料的緻密度下降,而導致基體中的孔隙增加。

在抗彎強度方面,當納米AlN添加量≤1%時,鎢銅複合材料的抗彎強度變化並不大,略有降低;而當其添加量>1%時,強度值發生大幅度下降。其主要是由於一方面緻密度發生降低,另一方面是隨著AlN納米顆粒的含量增加,基體晶界上的增強相顆粒分佈過多,大大降低了燒結過程中基體W之間的結合率,使得顆粒間的結合強度降低,抗彎強度也隨之降低。

從W-Cu/AlN的斷口形貌圖上看,其燒結體緻密度較高,內部沒有明顯的孔隙存在;從添加AlN的複合材料斷口可以看出,其中的顆粒大小非常均勻,顆粒尺寸明顯小於鎢銅複合材料,這也與燒結體表面形貌分析不謀而合;另外,還能夠確定的是添加AlN後的鎢銅複合材料斷裂面更為平整,這也進一步證實了AlN的加入一方面細化了組織晶粒,另一方面也導致了鎢銅複合材料的韌性下降。

此外,由於鎢銅複合材料常被用於電加工、電接觸等領域,其導電和導熱性能是鎢銅複合材料最重要的兩大性能。傳導電流的能力就被稱為導電性。各種配比的鎢銅導電性各不相同,其中銅含量高其導電性也比較高,反之則導電性比較低。通常用電導率σ來表示它們的導電能力。熱導率又稱導熱係數,是鎢銅複合材料導熱能力的量度。其指的是當溫度垂直向下梯度為1℃/m時,單位時間內通過單位水準截面積所傳遞的熱量,一般採用λ或K表示。對於導熱性能來說,納米AlN顆粒的添加並不會降低鎢銅複合材料的熱導率,相反還會有所升高。這是由於在低添加量時,材料的緻密度保持在較高水準,而AlN在納米級時具有較高的熱導率。因而鎢銅複合材料中添加納米AlN顆粒,在保證緻密度的前提下,對提高鎢銅複合材料的熱導率有一定的促進作用。而與之相反,隨著AlN添加量的增加,鎢銅複合材料的電阻率升高,電導率發生下降。這是由於AlN的電導率低於基體中的鎢和銅,其含量的增多必然導致電阻率的升高,即電導率的下降。另外,隨著AlN的含量增加,材料的緻密度降低,尤其是在添加量≥2%時,緻密度下降尤為明顯。

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