Корзина
Ваша корзина пуста!
Это никогда не поздно исправить :)
Пруток вольфрамовый W-Cu50: композиционный материал для дугогасительных и теплонагруженных узлов
Пруток вольфрамовый W-Cu50 — это псевдосплав, получаемый методом пропитки вольфрамового каркаса медью или жидкофазным спеканием смеси порошков W и Cu. Соотношение компонентов 50/50 % по массе обеспечивает сочетание тугоплавкости вольфрама (температура плавления 3422 C) и высокой электро- и теплопроводности меди (теплопроводность до 390 Вт/(мК) в чистом виде). В отличие от механической смеси, структура W-Cu50 представляет собой взаимопроникающие сетки: вольфрамовая матрица формирует жёсткий каркас, а медь заполняет поры, обеспечивая токопроводящие мостики.
Прутки W-Cu50 выпускаются методами инфильтрации (пропитки) или горячего изостатического прессования (HIP). Остаточная пористость не превышает 1–2 %, плотность составляет 11,85–12,15 г/см (теоретическая — 12,3 г/см). Твёрдость по Бринеллю — 180–220 HB, предел прочности при растяжении — 500–700 МПа, модуль упругости — 260–310 ГПа. Электропроводность достигает 55–62 % IACS, теплопроводность — 200–230 Вт/(мК) при 20 C. Коэффициент линейного расширения (КТР) — 8,5–10,5 10 К в диапазоне 20–400 C, что позволяет согласовать материал с керамикой и медными токоподводами.
Стандарты и маркировка
Прутки W-Cu50 поставляются по стандартам ASTM B702 (медно-вольфрамовые композиции), ГОСТ 21990-76 (вольфрам и сплавы на его основе), а также по внутренним ТУ производителей. Маркировка включает обозначение состава: W-Cu50, CuW50, CuW-50. Для электротехнических применений нормируются электропроводность и содержание меди; для термических — КТР и теплопроводность.
Технические параметры прутков W-Cu50
| Параметр | Значение | Единица | Метод контроля | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Содержание меди | 48–52 | % масс. | химический анализ | основной легирующий компонент |
| Плотность | 11,85–12,15 | г/см | гидростатическое взвешивание | пористость 2 % |
| Твёрдость | 180–220 | HB | ГОСТ 9012 | зависит от режима спекания |
| Электропроводность | 55–62 | % IACS | вихретоковый | для дугогасителей |
| Теплопроводность | 200–230 | Вт/(мК) | лазерная вспышка | при 20 C |
| КТР | 8,5–10,5 | 10 К | дилатометрия | диапазон 20–400 C |
| Диаметр прутка | 3–50 | мм | микрометрия | по заказу до 80 мм |
Области применения
- Дугогасительные контакты и наконечники в высоковольтных выключателях (6–220 кВ), где требуется стойкость к эрозии под действием электрической дуги.
- Электроды для контактной сварки и электроэрозионной обработки (ЭЭО) — выдерживают циклические токовые нагрузки без оплавления.
- Теплоотводы и радиаторы для мощных полупроводниковых приборов (IGBT, тиристоры), где КТР согласован с керамическими подложками AlN и AlO.
- Вставки для пресс-форм литья под давлением алюминиевых сплавов — работают при температурах до 700 C без схватывания с расплавом.
- Элементы сопел ракетных двигателей малой тяги и плазмотронов, где сочетаются эрозионная стойкость и теплосъём.
- Токоподводы и контактные узлы в установках индукционного нагрева и электролизёрах.
Технологические особенности обработки
Прутки W-Cu50 поддаются механической обработке твердосплавным инструментом (класс H10–H20) без применения СОЖ на основе масел. Точение и фрезерование возможны, однако из-за абразивного действия вольфрама стойкость резцов снижена. Пайка осуществляется припоями на основе серебра (ПСр-72, ПСр-45) с флюсами для тугоплавких металлов; сварка плавлением не рекомендуется из-за ликвации меди. Для соединения с медными токоподводами применяют диффузионную сварку или пайку в вакууме.
При эксплуатации в условиях вакуума или инертной атмосферы (аргон, азот) материал сохраняет свойства до 900 C. В окислительной среде выше 400 C медь интенсивно окисляется, что требует защитных покрытий (Ni, Cr) или работы в восстановительной атмосфере. Рабочий диапазон температур — от –50 C до +900 C в зависимости от среды.
Вопросы и ответы
Чем W-Cu50 отличается от чистого вольфрама?
Чистый вольфрам имеет теплопроводность 173 Вт/(мК) и электропроводность 31 % IACS, тогда как W-Cu50 за счёт медной фазы достигает 200–230 Вт/(мК) и 55–62 % IACS. При этом твёрдость снижается с 350–400 HB до 180–220 HB, что облегчает механическую обработку.
Какой диаметр прутков W-Cu50 доступен?
Стандартный сортамент включает прутки диаметром от 3 до 50 мм. По отдельному заказу изготавливаются прутки до 80 мм методом инфильтрации. Длина прутков — 100–500 мм в зависимости от диаметра и метода прессования.
Применяется ли W-Cu50 для электроэрозионной обработки?
Да, прутки W-Cu50 используются как электроды-инструменты при ЭЭО твёрдых сплавов и закалённых сталей. Низкий износ (0,1–0,5 % от объёма съёма) обеспечивается сочетанием тугоплавкого каркаса и токопроводящей меди.
Как хранить прутки W-Cu50?
Прутки хранят в сухих отапливаемых помещениях при влажности не выше 60 %. Поверхность меди склонна к образованию оксидной плёнки; для длительного хранения рекомендуется упаковка в ингибированную бумагу или полиэтиленовую плёнку с силикагелем.