Лист вольфрамовый W-Cu30 в Минске

Лист вольфрамовый W-Cu30: псевдосплав для термонагруженных узлов

Лист вольфрамовый W-Cu30 — это двухфазный композиционный материал (псевдосплав), получаемый методом пропитки или жидкофазного спекания вольфрамового каркаса медью. Соотношение компонентов: 70 % вольфрама и 30 % меди по массе. Такая структура обеспечивает сочетание тугоплавкости вольфрама (температура плавления — 3422 C) с высокой теплопроводностью меди (до 390 Вт/(мК) в чистом виде). Готовые листы формуются горячей прокаткой или шлифовкой спечённых заготовок, что позволяет получать плотность на уровне 14,5–15,2 г/см при остаточной пористости не более 0,5 %.

Технические характеристики листа W-Cu30

Ключевой параметр псевдосплава — теплопроводность, которая для W-Cu30 составляет 180–210 Вт/(мК) при комнатной температуре. Коэффициент линейного расширения (КТР) находится в диапазоне 8,5–11,5 10 К, что позволяет согласовать материал с керамическими подложками и полупроводниковыми кристаллами. Электропроводность достигает 42–48 % IACS. Предел прочности при растяжении — 500–700 МПа, твёрдость по Бринеллю — 200–260 HB. Материал сохраняет механическую стабильность при нагреве до 1000 C в вакууме или инертной среде; на воздухе выше 400 C начинается интенсивное окисление вольфрамовой составляющей.

Технологические особенности изготовления

Производство листа W-Cu30 включает несколько этапов. Вольфрамовый порошок с размером частиц 2–6 мкм прессуется в заготовку, спекается при 1800–2000 C в водородной среде до пористости 20–25 %, после чего пропитывается расплавом меди в вакуумной печи при 1150–1300 C. Альтернативный маршрут — жидкофазное спекание смеси порошков W и Cu с последующей горячей прокаткой при 900–1000 C. Финальная обработка — холодная прокатка до требуемой толщины (от 0,5 до 20 мм) и шлифовка поверхности до шероховатости Ra 1,6 мкм. Точность размеров по толщине — 0,05 мм для листов до 5 мм.

Области применения

• Теплоотводящие основания мощных СВЧ-приборов, клистронов и магнетронов.
• Электроды для контактной сварки и электроэрозионной обработки (ЭЭО).
• Компоненты систем охлаждения ускорителей заряженных частиц и термоядерных реакторов.
• Подложки для силовых полупроводниковых модулей IGBT и СВЧ-транзисторов.
• Вставки пресс-форм для литья под давлением алюминиевых сплавов.
• Экраны и коллиматоры в рентгеновской и радиационной технике.

Обрабатываемость и совместимость

Лист W-Cu30 поддаётся механической обработке твердосплавным инструментом: фрезерованию, сверлению, точению. Резка выполняется гидроабразивным или электроэрозионным методом; лазерная резка затруднена из-за высокой отражательной способности меди. Пайка осуществляется медно-серебряными припоями при 780–850 C в вакууме или восстановительной атмосфере. Для соединения с медными теплоотводами применяется диффузионная сварка при 800–900 C и давлении 10–20 МПа. Гальваническое нанесение никеля или золота улучшает адгезию при монтаже кристаллов.

Вопросы и ответы