不同烧结温度下Co对Ag-W复合粉体致密化行为的影响

【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

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

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

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

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

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

【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。