目录引言 (1)一. 钨铜合金概况 (2)1.1钨铜合金的性能及应用 (2)1.2 钨铜合金的制备 (3)1.2.1 熔渗法 (3)1.2.2 活化液相烧结法 (5)1.2.3金属注射成型（MIM） (7)1.2.4 热压烧结法 (7)1.2.5 超细混合粉末的直接烧结 (8)二. 包覆粉及研究进展 (9)2.1包覆粉的制备方法 (10)2.1.1机械化学改性法 (10)2.1.2溶胶-凝胶法 (11)2.1.3 均相沉淀法 (11)2. 1.4物理气相沉积法 (12)2. 1.5化学镀法 (13)三.钨铜板材的研究进展 (14)3.1普通轧制 (14)3.2金属粉末轧制 (14)3.3其他制板技术 (15)四.流延技术及应用 (16)4.1.流延法 (16)4.2.溶液流延法 (17)参考文献 (19)引言钨铜合金由于自身的诸多优良特性，目前己广泛应用于大容量真空断路器和微电子领域。

上世纪30年代中期，伦敦镭协会的Melennan和Smithells 最早进行了钨铜合金的研制。

这类合金在国防、航空航天、电子信息和机械加工等领域中具有十分广泛的用途，在国民经济中占有重要的地位。

钨基合金受到了世界各国的高度重视，已成为材料科学界较为活跃的研究领域之一。

钨具有高的熔点、高的密度、低的热膨胀系数和高的强度，铜具有很好的导热、导电性。

由W和Cu组成的W-Cu合金兼具W和Cu的优点，即具有高的密度、良好的导热性和导电性、低的热膨胀系数。

随着微电子信息技术的发展，电子器件的小型化和高功率化，器件的发热和散热是其必须面对的一个重要问题。

W-Cu合金的高导热性可以满足大功率器件散热需要，尤为重要的是，其热膨胀系数(CTE)和导热导电性能可以通过调整材料的成分而加以设计，可以与微电子器件中不同半导体材料进行很好匹配连接，从而避免热应力所引起的热疲劳破坏。

因此在大规模集成电路和大功率微波器件中，钨铜合金薄板作为电子封装基板、连接件、散热片和微电子壳体用材可以有效减少因散热不足和热膨胀系数差异导致的应力问题，延长电子元件的使用寿命，具有广阔的应用前景。

1一. 钨铜合金概况1.1钨铜合金的性能及应用W-Cu合金由导电性高的铜和难熔金属钨组成。

金属钨和铜之间既不相互溶解也不形成金属间化合物，钨和铜只能形成假合金(pseudo-alloy)。

钨铜两相单体均匀混合存在，因此W-Cu合金呈现出钨的耐高温、高硬度、低膨胀系数等优点，和铜的高导热导电性、好的塑性等综合优异性能.钨一铜材料具有出色的抗电弧烧蚀、抗熔焊性和良好的导电、导热性，均已广泛应用于中、高压电器、通讯、航空、航天和军工等领域。

通常，制备钨铜合金采用钨粉和铜粉机械混合、成形和烧结的方法，或者采用熔渗工艺。

但由于钨和铜的性质差异很大，因此难以达到钨和铜的均匀分布，导致性能降低或不稳定。

利用钨铜复合粉末可以解决上述问题。

目前，国内外制备钨铜复合粉末的方法主要有机械合金化、溶胶一凝胶法和机械一热化学工艺合成法，但是机械合金化法和溶胶一凝胶法很难制得钨相和铜相均匀分布的W-Cu复合粉;机械一热化学工艺合成法制得的W-Cu复合粉末纯度不高。

目前，钨铜复合材料各种新的可能应用正在不断的开发和研究中，不同粒度的钨粉化学镀铜后的应用也不同，粒度小的钨粉化学镀后的W-Cu复合粉末被广泛的应用在微电子信息技术领域和航天领域，例如电子封装、热沉材料和火箭喷嘴、飞机喉衬;粒度大的钨粉包覆后在军工方面得到广泛应用，例如可用来制备药形罩，因为适当粒度的粗钨粉密度更大，可以大大提高破甲弹的破甲威力。

2近年来，对钨粉化学镀铜开始研究，但都是针对某一细小粒度的钨粉，研究络合剂、甲醛、硫酸铜溶液浓度等因素对化学镀铜工艺性能的影响。

由于在钨粉表面镀铜，因此粒度对化学镀铜过程有大的影响[1]。

1.2 钨铜合金的制备W-Cu复合材料的制备工艺主要有熔渗法、活化液相烧结法、金属注射成形(MIM)、热压烧结法、超细混合粉末的直接烧结等方法。

1.2.1 熔渗法熔渗法机理主要是在金属液相润湿多孔基体时，在毛细管力作用下，金属液沿颗粒间隙流动填充多孔W骨架孔隙，从而获得较致密的材料，采用该方法可以改善W-Cu合金的韧性。

梁容海[2]等人对高钨含量合金的熔渗机理作了深入探讨，并采用熔渗法制备致密度高的W-Cu合金材料，其导热和导电性良好。

熔渗法分为高温烧结钨骨架后渗铜和低温烧结部分混和粉后渗铜两种方法。

高温烧结钨骨架后渗铜是直接将钨粉压制成形，在高温的氢气中烧结形成骨架，然后将烧结的钨坯在真空或保护气氛中在高于铜的熔点的温度下烧结。

在烧结的过程中依靠毛细管作用，使熔融的铜渗入钨骨架。

此工艺可以制得相对密度大于99.2%的W-Cu合金[3]。

由于烧结温度很高，钨粉还原很充分，低熔点的杂质及难还原的低价氧化物都可以通过挥发和热分解除去。

所以该方法可以获得较高强度的骨架，使该材料更耐电弧烧损。

又由于烧结骨架中总存在着极少量的封闭空隙能被熔渗的金属填充，熔渗后还可以经冷、热加工进一步提高密度。

烧结钨骨架适宜于制取低铜含量[≤15%(质量分数)]的真空W-Cu合金。

目前，此方法已经在一些大中型高压断路器和真空开关用钨铜基触头生产中应用。

高温烧结钨骨架的具体工艺流程如下：34W 粉+0.1%~1.5%粘结剂脱除粘结剂高温烧结渗铜PLANSEE 公司的W-Cu 合金采用熔渗法制造，即往多孔W 坯块中渗入熔融的金属纯Cu ，其产品的导热性能优良，W-15Cu 的热导率达到了176W/(m.K)。

这种方法制得的钨铜材料相对密度较高、含氧量较低、纯度较高、综合性能较好。

但是高温烧结钨骨架法的生产工艺周期长且复杂，生产成本较高。

部分混合粉烧结渗铜法是将钨粉混入部分铜粉和少量烧结添加剂(一般是Ni 粉)，在较低的温度下，在氢气中预烧结，然后将烧结料进行渗铜。

这种方法必须保证在烧结过程中充分还原和除气，并采用真空下渗铜和高真空下的脱气处理，才能获得低气体含量的真空钨铜材料。

这种方法工艺流程简单，适于制造铜含量大于20%的W-Cu 合金。

部分混合粉烧结渗铜法的工艺为:W 粉+2%-6%Cu 粉+0.5%-0.25%添加剂（一般为Ni 粉压制成形 烧结 渗铜这种方法所生产的W-Cu 合金中，铜沿着钨晶界分布，钨骨架强度不如高温烧结法，作为断路器中的接触材料，易产生烧蚀现象。

此法对原材料成分要求较高，否则产品会含有较多的杂质和气体。

总的来说，熔渗烧结时，液相铜仅靠钨骨架孔隙的毛细管作用渗入，致密化速度慢，致密化程度低。

铜凝固相粗大且分布不太均匀，而高温烧结又会使钨颗粒聚集长大，形成粗大不均匀组织，液相铜过分溢出使成分发生偏析，并且高温下尺寸变形严重。

熔渗法存在一些难以克服的问题，例如不能用来制造Cu含量低的和形状复杂的W-Cu元件；Cu凝固相粗大且分布不太均匀；高温烧结使W颗粒聚集长大，形成不均匀组织；高温烧结时对设备要求很高，能耗大，工艺复杂等。

对烧结条件要求苛刻，在产业化应用时，这种方法有很大的局限性。

1.2.2 活化液相烧结法由于高温液相烧结法不能获得接近理论密度的W-Cu合金，采用烧结后再处理增加了工艺复杂程度且生产成本高。

基于在纯钨的活化固态烧结理论的基础上，许多科学工作者研究了在W-Cu合金制备过程中采用加入微量活化元素来提高烧结活性的方法。

与高温液相烧结法相比，采用该方法不仅降低了烧结温度，缩短了烧结时间，而且烧结致密度大大提高。

活活化烧结是指采用物理或化学的手段使烧结温度降低，烧结时间缩短，烧结体性能提高的一种粉末冶金方法。

活化烧结最早出现在十九世纪末，是用Ni活化烧结W制品。

1949年英国威斯汀豪森公司采用湿氢低温烧结的方法制得几百磅重的铝锭，而传统的垂熔法烧结铝锭要在2000℃以上的高温进行；1953年，艾特(Agte)发现添加0.52%的Ni能使W粉的烧结温度从1300℃降至800℃；1959年，瓦希克(Vacek)也证明，少量的Fe, Co, Ni对W 烧结有很强的活化作用，可在1000-1300℃的温度烧结致密。

我国五十年代就在Cu基和Fe基零件生产中采用预氧化活化烧结工艺，六十年代又对Mo, Cu, YG硬质合金等的活化烧结进行了研究。

经过几十年的发展，活化烧结工艺在世界上得到了广泛的应用，世界上一些大的公司，己经将活化烧结应用到实际生产当中，生产出了高性能的材料。

一些真空触头和电极材料的生产，56都应用了活化烧结工艺，取得了很好的效果。

例如，德国的DoDuCo 公司、奥地利的攀时((PLANSEE)公司以及美国的POLESE 公司，都利用活化烧结工艺生产出性能优良的电工材料。

但总的来说，现在活化烧结工艺尚不完善，仍有待于更深入的进行理论研究和工艺探讨。

在对W-Cu 合金的导电导热性能要求不高时，可以采用活化烧结法来制备高密度的W-Cu 合金。

W-Cu 合金的活化液相烧结法是指采用化学活化W-Cu 粉体进行活化液相烧结的方法。

能起到活化作用的元素包括Fe, Co, Ni 等。

活化烧结从方法上可以分为两种：一是靠外界因素活化烧结过程，如气氛中添加活化剂；另一种是提高粉末活性，如往粉末中添加活化元素。

合金液相烧结过程实质上分为固相烧结和液相烧结两部分。

由于混合粉末之间的化学势驱动，大部分固相扩散致密化发生在加热过程。

一旦液相形成，致密化过程主要依赖颗粒重排和溶解沉淀机制，以及颗粒形状的球和颗粒堆积。

由于固相钨在液相铜中仅有极小的溶解度，该系统很难实现致密化。

显然促进致密化的因素就在于改善固态和液态烧结过程。

此两种方法比较典型的工艺为：①W 粉+Cu 粉+Fe 、Co 和Ni 等添加剂烘干过筛压制成形烧结②W 粉加Cu 的盐溶液和Fe 、Co 或 Ni烧结1.2.3金属注射成型（MIM）金属注射成形技术[4](Metal injection molding, MIM)是一种新型的粉末冶金近净成形技术，在制备具有复杂的几何形状、均匀的组织结构和高性能、高精度产品方面具有独特的优势，且能够完全实现自动化连续操作，生产效率高。

其基本工艺过程是：首先选择符合成形要求的金属粉末和粘结剂，然后在一定温度下将粉末和粘结剂混合成均匀的注射成形喂料，制粒后在注射成形机上注射成形，获得的成形坯经过脱脂处理、烧结致密化成为最终产品。

Yang Bin等[5]采用金属注射成形技术制备了铜含量(质量分数)分别为10%、15%、20%的钨铜复合材料，致密度均达到99%；Kim等[6]采用混合钨铜粉末直接注射成形，经过脱脂处理后得到所需成分和相应形状的近全致密钨铜合金。

金属注射成形工艺在生产小尺寸、复杂形状的W-C净成形产品方面，既经济又有效。

但是该工艺成本较高、工艺复杂，并且工艺中引入了大量的粘结剂，这些粘结剂如果在后续的烧结工艺中没有完全脱脂，会极大地影响材料的各项性能。