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不同烧结温度下Co对Ag-W复合粉体致密化行为的影响

2020-03-13

引言】

       Ag-W复合材料具有优异的焊接性能、抗冲蚀性能和良好的导热性能,广泛应用于电接触领域。然而,这两种元素在复合材料中的粒径、形貌和分布都会影响材料的性能和特性。为了获得更好的性能,需要在Ag基体中均匀分布细小的W粒子。

【成果介绍】

       本研究主要致力于制备结构均匀的Ag-W复合粉体。这涉及到用扫描电镜研究Co添加对粉末形貌的影响。采用共沉淀法,钨酸银中的Co以CoWO4的形式加入。首先,利用热重分析研究了这些粉末在较低还原温度下的还原行为。然后,根据所得的TGA数据,采用两步还原法,制备了大量的未掺杂Ag-W和共掺杂Ag-W粉末,用于后续的烧结实验。烧结试验在膨胀计(LINSEIS L75铂系列)中进行,在加热时测量试样的任何线性变化,并记录以供后续分析。研究中确定并采用的温度设定值为250℃-750℃和250℃-850℃。在这些温度下,用还原粉末制备的Ag-W压坯在银相熔点以下烧结,以避免Ag和W之间的任何偏析。Z后,利用TEM对烧结压坯的特性和致密化行为进行了研究和评估,以供接触应用。

图文案例

图1、钨酸银(Ag2WO4)的沉淀态.jpg

图1、钨酸银(Ag2WO4)的沉淀态

图2、掺CoWO4沉淀的Ag2WO4:(a)0.52%共掺钨酸银,(b)1.52%共掺钨酸银.png

图2、掺CoWO4沉淀的Ag2WO4:(a)0.52%共掺钨酸银,(b)1.52%共掺钨酸银

图3、250℃-750℃下沉淀钨酸银还原银钨粉.png

图3、250℃-750℃下沉淀钨酸银还原银钨粉

图4、250℃-750℃掺杂钨酸盐还原1.52%共掺杂Ag-W粉体.jpg

图4、250℃-750℃掺杂钨酸盐还原1.52%共掺杂Ag-W粉体

图5、Co浓度对250-750℃下制备的Ag-W粉末粒度的影响.png

图5、Co浓度对250-750℃下制备的Ag-W粉末粒度的影响

图6、两段还原法制备的Ag-W粉末在250-750℃和250-850℃温度下的压制特性.png

图6、两段还原法制备的Ag-W粉末在250-750℃和250-850℃温度下的压制特性

图7、在250-750°C和250-850°C温度下制备的共掺杂Ag-W粉末在300MPa压力下的压制特性.png

图7、在250-750°C和250-850°C温度下制备的共掺杂Ag-W粉末在300MPa压力下的压制特性

图8、250-750℃温度下(a)Ag-W和(b)0.30%共掺杂Ag-W压缩粉末的光学显微照片.png

图8、250-750℃温度下(a)Ag-W和(b)0.30%共掺杂Ag-W压缩粉末的光学显微照片

图9、不同掺量Ag-W的粉末在900℃等温烧结5h后致密长度的变化.png

图9、不同掺量Ag-W的粉末在900℃等温烧结5h后致密长度的变化

1.jpg 图10、900℃烧结共掺杂Ag-W样品5小时的典型显微照片:(a)0.14%共掺杂Ag-W,(b)1.52%共掺杂Ag-W.jpg

图10、900℃烧结共掺杂Ag-W样品5小时的典型显微照片:(a)0.14%共掺杂Ag-W,

(b)1.52%共掺杂Ag-W

图11、900℃烧结5h样品的典型TEM照片显示:(a)钨颗粒间的Ag-W基体和颈部形成;  (b)质量分数为0.51%C o的Ag-W,钨颗粒间的基体和颈部形成.png

图11、900℃烧结5h样品的典型TEM照片显示:(a)钨颗粒间的Ag-W基体和颈部形成;

(b)质量分数为0.51%C o的Ag-W,钨颗粒间的基体和颈部形成

【结论】

       采用共沉淀法和两步还原法成功地制备出了均匀的Ag-W复合粉体,并通过压制和烧结工艺制备了电触头。添加的Co有助于促进银和钨之间的烧结,同时保持烧结产品中银和钨之间的高度均匀性。同时,我们还发现活化烧结时Co的临界值为0.3%(质量分数),与粉末的W含量有关。这个临界水平相当于钴对钨颗粒的六到七个原子层覆盖。此外,钴的添加量超过临界量时,会形成钨钴(WCo3)金属间化合物沉淀物,沉淀物被留在烧结复合材料的银相中。Z后,由于烧结体具有更好的抗冲蚀性和抗焊接性能,因此有望用于电接触应用。



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