Полоса вольфрамовая W-Cu30 в Минске

Полоса вольфрамовая W-Cu30: композиционный материал для термонагруженных узлов

Полоса вольфрамовая W-Cu30 — это двухфазный композиционный материал (псевдосплав), получаемый методом пропитки или жидкофазного спекания, в котором 70 % массовой доли приходится на вольфрам, а 30 % — на медь. Такое соотношение фаз обеспечивает сочетание тугоплавкости вольфрамовой матрицы и высокой теплопроводности медной составляющей. Материал не является сплавом в классическом понимании: вольфрам и медь взаимно нерастворимы, поэтому структура представляет собой вольфрамовый каркас с распределёнными медными каналами.

Полоса выпускается в виде прямоугольного профиля с толщиной от 0,5 до 20 мм и шириной до 200 мм. Плотность материала — 11,8–12,3 г/см, что существенно ниже плотности чистого вольфрама (19,3 г/см). Теплопроводность достигает 200–230 Вт/(мК), что в 2,5–3 раза превышает показатель монолитного вольфрама. Коэффициент термического расширения (КТР) — 8,5–11,510 1/К в диапазоне 20–500 C, что позволяет согласовать материал с керамикой и полупроводниковыми кристаллами.

Технические характеристики полосы W-Cu30

Структура и технология получения

Полоса W-Cu30 изготавливается по технологии пропитки пористого вольфрамового каркаса расплавом меди в водородной или вакуумной печи при температуре 1300–1450 C. Предварительно вольфрамовый порошок прессуется и спекается до пористости 28–32 %, после чего капиллярные силы обеспечивают заполнение пор медью. Альтернативный маршрут — активированное жидкофазное спекание смеси порошков W и Cu с последующей горячей прокаткой или горячим изостатическим прессованием (HIP) для устранения остаточной пористости.

Остаточная пористость не превышает 0,5–1,5 %. Именно она определяет герметичность и вакуумную плотность полосы, критичную для электронно-лучевых и рентгеновских приборов. Граница раздела W–Cu не содержит интерметаллидных фаз, что исключает хрупкие прослойки и обеспечивает стабильность свойств при циклическом термоударе.

Области применения

• Теплоотводящие основания и фланцы мощных СВЧ-транзисторов, диодов и IGBT-модулей в радиолокационной и телекоммуникационной аппаратуре.
• Электроды для контактной сварки и электроэрозионной обработки (ЭЭО) в условиях интенсивного эрозионного износа.
• Компоненты рентгеновских трубок: мишени, коллиматоры, экраны, работающие при локальном нагреве свыше 1000 C.
• Токоведущие шины и токосъёмники в высоковольтных выключателях и электролизных установках.
• Оснастка для литья под давлением алюминиевых сплавов — вставки пресс-форм, работающие в циклах термоудара.
• Элементы вакуумных коммутационных камер и ускорителей заряженных частиц.

Обработка и совместимость

Полоса W-Cu30 поддаётся механической обработке твердосплавным инструментом, электроэрозионной и лазерной резке. Паяное соединение с медными и коваровыми деталями выполняется припоями ПСр-72, ПСр-45 с флюсами на основе канифоли или в среде водорода. Гальваническое нанесение Ni, Au, Ag применяется для улучшения адгезии при монтаже кристаллов. При нагреве выше 1300 C в вакууме возможно испарение меди с поверхности, поэтому эксплуатация в окислительной среде без защитного покрытия не рекомендуется.

Вопросы и ответы