معرفة صناعة النحاس: عملية إنتاج سبائك التنغستن والنحاس
عملية إنتاج سبائك النحاس التنغستن:
1. طريقة تسرب ذوبان النحاس والتنغستن
طريقة التسرب بالذوبان هي ضغط مسحوق التنغستن في كتلة، والتلبيد المسبق عند درجة حرارة معينة لإعداد هيكل مصفوفة تنغستن مسامي بكثافة وقوة معينة، ثم صهر النحاس المعدني بنقطة انصهار أقل وتسربه إلى هيكل التنغستن للحصول على مادة نحاس تنغستن أكثر كثافة. آليتها هي بشكل أساسي أنه عندما يبلل الطور السائل المعدني المصفوفة المسامية، يتدفق السائل المعدني على طول فجوة الجسيمات تحت تأثير القوة الشعرية لملء مسام هيكل التنغستن المسامي، وبالتالي الحصول على مادة أكثر كثافة. يمكن لهذه الطريقة تحسين صلابة مواد نحاس التنغستن. تتمتع مادة نحاس التنغستن المركبة عالية الكثافة المحضرة بطريقة التسرب بالذوبان بموصلية حرارية وكهربائية جيدة، ولكن من الصعب على هيكل التنغستن أن يجعل جميع المسام متصلة ومتسقة في الحجم، ومن الصعب أيضًا ضمان اتساق توزيع النحاس في المنتج بعد التسرب بالذوبان، مما يؤثر على خصائص المادة. مع تطور تكنولوجيا تشكيل الشبكة القريبة من التلدين بالمسحوق والمتطلبات المتزايدة للعلوم والتكنولوجيا الحديثة لتعقيد الأجزاء والمكونات، تطور تحضير هياكل التنغستن من تشكيل قالب مسحوق معدني تقليدي واحد إلى تشكيل البثق وتشكيل الحقن. على سبيل المثال، استخدمت شركة RM German وغيرها في الولايات المتحدة تقنية القولبة بالحقن لإعداد هياكل التنغستن وحققت نتائج جيدة. لقد قاموا بتلبيد هيكل التنغستن المعد مسبقًا عند 900 درجة وتسربه بالصهر عند 1500 درجة لمدة 90 ~ 120 دقيقة. كان السبائك الناتجة ذات أداء ممتاز. نظرًا لأن مادة التنغستن والنحاس المركبة المحضرة بهذه الطريقة تتمتع بأداء ممتاز، فهي الأكثر استخدامًا على نطاق واسع. ومع ذلك، فإن هذه الطريقة بها أيضًا عيوب كبيرة، والتي تتجلى بشكل خاص في الحاجة إلى التشغيل بعد التسرب لإزالة النحاس المعدني الزائد، مما يزيد من تكلفة التشغيل اللاحق، ويقلل من معدل العائد، ولا يساعد على الاستخدام في الأجزاء ذات الأشكال المعقدة.
2. عملية التلبيد في الطور السائل عالي الحرارة للنحاس التنغستن
التلبيد في الطور السائل عالي الحرارة هو طريقة عملية لإعداد مواد مركبة من التنغستن والنحاس عن طريق خلط مسحوق التنغستن ومسحوق النحاس بنسبة معينة، والضغط، والتلبيد في الطور السائل. الطريقة التقليدية تقوم عادة بالتلبيد في الطور السائل عالي الحرارة عند درجة حرارة أعلى من 300 درجة فوق نقطة انصهار النحاس لجعله كثيفًا. السمة هي أن عملية الإنتاج بسيطة، ولكن هناك عيوب مثل درجة حرارة التلبيد العالية، ووقت التلبيد الطويل، وكمية كبيرة من تطاير النحاس، وأداء التلبيد الضعيف، وكثافة التلبيد المنخفضة (90 ~ 95 فقط من الكثافة النظرية)، والتي لا يمكن أن تلبي متطلبات الاستخدام. لذلك، من أجل تحسين كثافة المادة، يجب إضافة خطوات ما بعد المعالجة ذات الصلة مثل إعادة الضغط، والضغط الساخن، والتكليس الساخن، وما إلى ذلك بعد التلبيد في الطور السائل، ولكن هذا يزيد من تعقيد العملية ويحد من تطبيقها. مادة النحاس والتنغستن المحضرة بطريقة الضغط المتفجر بواسطة AKBhalla18 وآخرون لها تأثير جيد في التلبيد في الطور السائل عالي الحرارة. بالإضافة إلى ذلك، وجد في عملية التلبيد في الطور السائل عالي الحرارة أن حجم جزيئات مسحوق التنغستن والنحاس يؤثر أيضًا على كثافة التلبيد لمركبات النحاس والتنغستن. كلما كان المسحوق أدق، زادت كثافة التلبيد الناتجة.
3. مسحوق النحاس التنغستن فائق الدقة/الحجم النانوي وطريقة التكثيف شبه الكامل بالتلبيد بخطوة واحدة
يتميز مسحوق النانو/الدقيق للغاية بسلسلة من الخصائص الممتازة: مثل حبيبات المسحوق الدقيقة، ومساحة السطح النوعية الكبيرة، وواجهة التلامس الكبيرة بين المساحيق، والنشاط السطحي الكبير، وقوة الدفع الكبيرة للتلبيد، ودرجة حرارة التلبيد المنخفضة، والتكثيف السريع، والكثافة العالية والأداء الجيد دون إضافة أي منشط. لذلك، فإن مادة التنغستن والنحاس المركبة المحضرة بمسحوق فائق الدقة تتمتع بكثافة عالية جدًا، وموصلية حرارية وكهربائية عالية، وبنية دقيقة للغاية وموحدة، ولها مزايا لا تضاهى على مادة التنغستن والنحاس المركبة المحضرة بالطرق التقليدية. هناك العديد من الطرق لإعداد مساحيق مركبات التنغستن والنحاس المركبة فائقة الدقة/الدقيقة، مثل السبائك الميكانيكية (MA)، وطريقة السول-جيل (Sol-Ge1)، وطريقة التوليف الميكانيكي الحراري الكيميائي (Mechano-Thermochemical Process)، إلخ.
4. التلبيد في الطور السائل المنشط بالتنغستن والنحاس
التلبيد في الطور السائل المنشط هو طريقة لإضافة كمية ضئيلة ({{0}}.1-0.5) من عنصر معدني ثالث مثل البالاديوم والنيكل والكوبالت والحديد وما إلى ذلك إلى مادة التنغستن والنحاس لتعزيز ذوبان طور التنغستن غير القابل للذوبان في النحاس في طور النحاس وتشكيل طور 7- يحتوي على هذه العناصر المعدنية أثناء عملية التلبيد في الطور السائل. وبالمقارنة مع طريقة التلبيد في الطور السائل عالي الحرارة، فإن هذه الطريقة لا تقلل من درجة حرارة التلبيد وتقصير وقت التلبيد فحسب، بل تعمل أيضًا على تحسين كثافة التلبيد بشكل كبير. درس JL Johnsonl1 وآخرون تأثير تنشيط العناصر الانتقالية البالاديوم والنيكل والكوبالت والحديد على تلبيد مواد النحاس التنغستن. وأظهرت الدراسة أن الكوباليت والحديد لهما أفضل تأثير تنشيط، مما يمكن أن يحسن بشكل كبير من كثافة مواد النحاس التنغستن. إن تأثير التنشيط لـ Ni و Pd في W-Cu ليس واضحًا، وهو أسوأ من ذلك الموجود في مسحوق التنغستن النقي. والسبب هو أن Ni و Pd و Cu يشكلون محلولًا صلبًا لا نهائيًا ولا يمكنهم لعب تأثير التنشيط، بينما يشكل Co و Fe و Cu محلولًا صلبًا محدودًا فقط. أثناء عملية التلبيد، تترسب المرحلة الثانية المكونة من العناصر النزرة عند حدود الحبوب وتشكل مركبات بين معدنية، مما يعزز تكثيف التنغستن. أظهرت دراسة JL Johnson و RMGerman وآخرون على نظام W-lOCu أيضًا أنه عندما يكون محتوى Co 0.35، يكون أداء المادة بعد التلبيد عند 1300 درجة لمدة ساعة جيدًا جدًا. يمكن أن يمكّن التلبيد في الطور السائل المعزز بالتنشيط مواد النحاس التنغستن من الحصول على كثافة نسبية أعلى وصلابة وقوة انحناء وخصائص أخرى. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن إضافة المنشطات ستؤثر على التوصيل الكهربائي والحراري للنحاس عالي التوصيل، وبالتالي تقلل بشكل كبير من التوصيل الحراري والكهربائي للمادة، وهو أمر غير مواتٍ للمواد الإلكترونية الدقيقة التي تتطلب توصيلًا كهربائيًا وحراريًا عاليًا. لذلك، فإن المواد المحضرة بهذه الطريقة مناسبة فقط للمناسبات التي لا تتطلب التوصيل الكهربائي والحراري.
يعرف الجميع درجات سبائك النحاس التنغستن. دعونا نتحدث عن طريقة تحديد سبائك النحاس التنغستن: إذا كنت تعرف محتوى النحاس التنغستن، فيمكنك حسابه بناءً على الكثافة، وهو تعريف تقريبي. التحقق العلمي الأكثر هو إجراء تحليل حيود الأشعة السينية، والذي يمكن من خلاله رؤية العناصر الموجودة في المادة بدقة.
