구리 산업 지식: 텅스텐-구리 합금 생산 공정
텅스텐 구리 합금의 생산 공정:
1. 텅스텐 구리 용융 침투법
용융 침투법은 텅스텐 분말을 빌렛으로 압착하고, 일정 온도에서 예비 소결하여 일정 밀도와 강도의 다공성 텅스텐 매트릭스 골격을 제조한 다음, 융점이 낮은 금속 구리를 용융하여 텅스텐 골격에 침투시켜 더 조밀한 텅스텐 구리 재료를 얻는 것입니다. 그 메커니즘은 주로 금속 액상이 다공성 매트릭스를 적실 때, 금속 액체가 모세관력의 작용으로 입자 간극을 따라 흘러 다공성 텅스텐 골격의 기공을 채워 더 조밀한 재료를 얻는다는 것입니다. 이 방법은 텅스텐 구리 재료의 인성을 향상시킬 수 있습니다. 용융 침투법으로 제조된 고밀도 텅스텐 구리 복합 재료는 열 및 전기 전도성이 좋지만, 텅스텐 골격이 모든 기공을 연결하고 크기가 일관되게 만드는 것이 어렵고, 용융 침투 후 제품 내 구리 분포의 균일성을 보장하기도 어려워 재료 특성에 영향을 미칠 수밖에 없습니다. 분말 가소화 근접 순형 기술의 개발과 현대 과학 및 기술에 대한 부품 및 구성 요소의 복잡성에 대한 요구 사항이 증가함에 따라 텅스텐 골격의 준비는 단일 전통 분말 야금 다이 성형에서 압출 성형 및 사출 성형으로 발전했습니다. 예를 들어, 미국의 RM German과 다른 회사는 사출 성형 기술을 사용하여 텅스텐 골격을 제조하고 좋은 결과를 얻었습니다. 그들은 미리 준비된 텅스텐 골격을 900도에서 사전 소결하고 1500도에서 90~120분 동안 용융 침투시켰습니다. 얻은 합금은 우수한 성능을 보였습니다. 이 방법으로 제조된 텅스텐-구리 복합 재료는 우수한 성능을 가지고 있기 때문에 가장 널리 사용됩니다. 그러나 이 방법은 또한 큰 단점이 있는데, 이는 특히 침투 후 과도한 금속 구리를 제거하기 위해 기계 가공이 필요하다는 점에서 나타나며, 이는 후속 기계 가공 비용을 증가시키고 수율률을 낮추며 복잡한 모양의 부품에 사용하기에 적합하지 않습니다.
2. 텅스텐 구리의 고온 액상 소결
고온 액상 소결은 텅스텐 분말과 구리 분말을 일정 비율로 혼합하고 압착한 후 액상 소결하여 텅스텐-구리 복합 재료를 제조하는 공정 방법입니다. 전통적인 방법은 일반적으로 구리의 녹는점보다 300도 이상 높은 온도에서 고온 액상 소결을 수행하여 밀도를 높입니다. 생산 공정이 간단하다는 특징이 있지만 소결 온도가 높고 소결 시간이 길며 구리 휘발량이 많고 소결 성능이 낮으며 소결 밀도가 낮습니다(이론 밀도의 90~95에 불과함). 따라서 재료의 밀도를 높이기 위해 액상 소결 후 재압착, 열간 압착, 열소성 등과 같은 관련 후처리 단계를 추가해야 하지만 이로 인해 공정이 복잡해지고 적용이 제한됩니다. AKBhalla18 등이 폭발성 압축법으로 제조한 텅스텐 구리 재료는 고온 액상 소결 효과가 좋다. 또한 고온 액상 소결 공정에서 텅스텐과 구리 분말의 입자 크기가 텅스텐 구리 복합재의 소결 밀도에도 영향을 미치는 것으로 나타났다. 분말이 미세할수록 소결 밀도가 높아진다.
3. 초미립/나노 크기의 텅스텐 구리 분말과 1단계 소결 근완밀화법
초미립/나노 분말은 미세 분말 입자, 큰 비표면적, 분말 간의 큰 접촉 계면, 큰 표면 활성, 큰 소결 구동력, 낮은 소결 온도, 빠른 밀도화, 고밀도 및 활성제를 첨가하지 않고도 좋은 성능과 같은 일련의 우수한 특성을 가지고 있습니다. 따라서 초미립 분말로 제조된 텅스텐-구리 복합 재료는 매우 높은 밀도, 높은 열 및 전기 전도도, 매우 미세하고 균일한 미세 구조를 가지며 기존 방법으로 제조된 텅스텐-구리 복합 재료에 비해 비교할 수 없는 장점이 있습니다. 초미립/나노 텅스텐-구리 복합 분말을 제조하는 방법에는 기계적 합금화(MA), 졸-겔 방법(Sol-Ge1), 기계-열화학 공정 합성 방법(Mechano-Thermochemical Process) 등이 있습니다.
4. 텅스텐-구리 활성화 액상소결
활성화 액상 소결은 텅스텐-구리 재료에 Pd, Ni, Co, Fe 등과 같은 제3의 금속 원소를 미량({{0}}.1-0.5) 첨가하여 구리에 용해되지 않는 텅스텐 상을 구리 상에 용해시키고 액상 소결 공정 동안 이러한 금속 원소를 함유하는 7-상을 형성하는 방법이다. 고온 액상 소결법에 비해 이 방법은 소결 온도를 낮추고 소결 시간을 단축할 뿐만 아니라 소결 밀도를 크게 향상시킨다. JL Johnsonl1 등은 텅스텐 구리 재료의 소결에 대한 전이 원소 Pd, Ni, Co 및 Fe의 활성화 효과를 연구했다. 이 연구에 따르면 Co와 Fe가 가장 좋은 활성화 효과를 보이며, 이는 텅스텐 구리 재료의 밀도를 크게 향상시킬 수 있다. W-Cu에서 Ni와 Pd의 활성화 효과는 명확하지 않으며, 이는 순수한 텅스텐 분말보다 나쁩니다. 그 이유는 Ni, Pd 및 Cu가 무한한 고용체를 형성하여 활성화 효과를 발휘할 수 없는 반면 Co, Fe 및 Cu는 제한된 고용체만 형성하기 때문입니다. 소결 공정 동안 미량 원소에 의해 형성된 두 번째 상은 결정립계에서 침전되어 금속간 화합물을 형성하여 텅스텐의 밀도화를 촉진합니다. JL Johnson 및 RMGerman 등의 W-lOCu 시스템에 대한 연구에서도 Co 함량이 0.35일 때 1300도에서 1시간 동안 소결한 후의 재료 성능이 매우 우수함을 보여주었습니다. 활성화 강화 액상 소결을 통해 텅스텐 구리 재료가 더 높은 상대 밀도, 경도, 굽힘 강도 및 기타 특성을 얻을 수 있습니다. 그러나 활성제를 첨가하면 고전도성 상 구리의 전기 및 열 전도도에 영향을 미쳐 재료의 열 및 전기 전도도를 크게 감소시키므로 높은 전기 및 열 전도도가 필요한 마이크로 전자 재료에 불리합니다. 따라서 이 방법으로 제조된 재료는 전기 및 열 전도도가 필요하지 않은 경우에만 적합합니다.
텅스텐 구리 합금의 등급은 누구나 알고 있습니다. 텅스텐 구리 합금의 식별 방법에 대해 이야기해 보겠습니다. 텅스텐 구리 함량을 알고 있다면 밀도를 기준으로 계산할 수 있는데, 이는 대략적인 식별입니다. 가장 과학적인 검증은 X선 회절 분석을 하는 것이며, 이를 통해 재료에 포함된 원소를 정확하게 볼 수 있습니다.
