等离子喷涂法制备钨铜梯度热沉材料

钨铜梯度热沉材料是沿厚度方向组成发生变化的钨铜合金，其性能可以满足电子元器件大功率化和精密化的散热要求，但是众所周知的是，梯度热沉材料的制备工艺较复杂，很多时候，熔渗法并不能很好地满足钨铜合金梯度热沉材料的制备要求。

等离子喷涂又称热喷涂法，是采用等离子弧发生器将通入喷嘴内的气体加热和电离，形成高温高速等离子射流，熔化和雾化金属或非金属物料，并使其高速喷射到经预处理的工件表面上形成涂层。

目前等离子体喷涂制备W-Cu梯度功能材料主要有2个方向。一是选用 Al-12Si、Ni- 20Al、Ti等这些热膨胀系数介于W、Cu之间的材料作为过渡层。另一种是选择W、Cu梯度层作为过渡层。这两种喷涂法在目前均有成功应用于工业实践的案例，特别是第二种方法。

国外学者 采用等离子喷涂技术，选用Al-Si和Ni-Al、W 作为过渡层，成功制备了喷涂层厚度大约为5 mm，密度为理论密度的92%的W-Cu梯度功能材料。我国学者在Cu 基体上喷涂了200μm梯度层，其W以20% (质量分数)递增速度从0逐步增加到 100%，最后在梯度层表面喷涂了200μm 纯钨，喷涂层的相对密度为92.5% 。

等离子喷涂法的主要特点零件无变形，不改变基体金属的热处理性质。因此，对一些高强度钢材以及薄壁零件、细长零件可以实施喷涂。涂层的种类多。由于等离子的焰流的温度高，可以将各种喷涂材料加热到熔融状态，因而可供等离子喷涂用的材料非常广泛，从而也可以得到多种性能的喷涂层。特别适用于喷涂陶瓷等难熔材料。工艺稳定，涂层质量高。在等离子喷涂中，熔融状态颗粒的飞行速度可达碎汀，远比氧一乙炔焰粉末喷涂时的颗粒飞行速度一时高。等离子喷涂层与基体金属的法向结合强度通常为一，而氧一乙炔焰粉末喷涂一般为一。此外，等离子喷涂还和其他喷涂方法一样，具有零件尺寸不受严格限制，基体材料广泛，加工余量小，可用于喷涂强化普通基材零件表面等优点。

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