钼铜合金(MoCu alloy)是钼和铜的合金,钨和钼均为难熔合金(钨熔点3410℃,钼熔点2615℃),元素周期表中同为VIB族,化学性质极为相近,钼铜和钨铜应用范围很大一部分重合,两者相差最大的是密度(钨的密度为19.3g/cm3,钼的密度为10.2 g/cm3),故钨铜适合做高比重材料,高比重材料多以钨做主要成分,而钼铜质量轻,经常作为航天、航空仪表的配件。钼铜已规模应用的有高压真空开关用电工合金、微电子封装热沉材料、线切割电极丝,以及仪器仪表元器件。
钼铜主要应用有:
1高压真空开关用电触头材料
在高压真空开关用电触头材料行业中,国内用钨铜、钼铜材料顶替银钨等银合金电触头材料,钨铜在真空负荷开关中得到大范围的应用,部分真空灭弧室选用钼铜(12KV,630A)作为真空接触器触头材料,现已得到广泛的认可。
牌号 |
化学元素 wt% |
气体含量 (不大于)ppm |
密度 g/cm3 |
硬度 HB MPa |
电导率 MS/m |
|||
Cu |
Mo |
O |
N |
H |
(不小于) |
|||
MoCu25 |
21~31 |
余量 |
60 |
10 |
— |
9.6 |
1300 |
21 |
MoCu37 |
35~39 |
余量 |
50 |
8 |
|
9.4 |
1300 |
24 |
2微电子材料
钼铜和钨铜一样,均具有低的膨胀特性(钼的热膨胀系数5.0x10-6/℃,钨的热膨胀系数4.5x10-6/℃),又具有铜的高导热特性,其热膨胀系数和导热导电性能可通过成分调节。根据需要,两者均广泛用作集成电路、散热器、热沉材料。
|
热导率 W/(m﹒k) |
热膨胀系数 10-6/K |
密度 g/cm3 |
比热导率 W/(m﹒k) |
WCu |
140~210 |
5.6~8.3 |
15~17 |
9~13 |
MoCu |
184~197 |
7.0~7.1 |
9.9~10.0 |
18~20 |
MoCu15 |
160 |
7.0 |
10 |
|
MoCu20 |
170 |
8.0 |
9.9 |
|
MoCu25 |
180 |
9.0 |
9.8 |
|
Mo |
138 |
5.35 |
10.22 |
13.5 |
Cu |
400 |
16.5 |
8.93 |
45 |
钼铜的制备工艺,与钨铜类似,目前主要有两种工艺:烧结熔渗法和粉末冶金法。
1烧结熔渗法
直接将钼粉压制成形,在高温惰性气氛中烧结成多孔钼坯,然后在真空或惰性气氛条件下高温渗入铜液,若最终气孔率控制在3%以内,后继还须真空除气。通过烧结钼坯空隙度可调节渗入的铜含量,对于铜含量大于30%以上的钼铜,如MoCu50,钼坯不能形成致密骨架,用混入微量铜进行压制烧结熔渗。
此种方法优点是骨架良好,组织均匀,耐电弧,抗熔焊,缺点是成本偏高。
2粉末冶金法
按所需的成分混好钼粉和铜粉,然后压制成形,直接烧结成产品。也可用氧化钼和氧化铜的混合粉还原得到的钼铜粉压制烧结,这种工艺组织更致密均匀。铜含量高的钼铜可复压提高密度,铜含量低的钼铜需超细粉末或机械活化提高其烧结性。
由于原材料中含有氧,所以要在还原气氛中还原,一般工业用氢气,在钼铜中生产的H2O难以扩散到空气中,所以产品缺陷较多,气孔率偏高,微观组织部分偏析,在真空开关中,要求电触头在真空条件下电弧烧蚀时极低的放气特性,故一般不选用该工艺。该种工艺主要优点是工艺简单。