तांबा उद्योग ज्ञान: टंगस्टन-तांबा मिश्र धातु की उत्पादन प्रक्रिया
टंगस्टन तांबा मिश्र धातु की उत्पादन प्रक्रिया:
1. टंगस्टन तांबा पिघल घुसपैठ विधि
पिघल घुसपैठ विधि टंगस्टन पाउडर को एक बिलेट में दबाना है, एक निश्चित तापमान पर प्री-सिंटर करना है ताकि एक निश्चित घनत्व और ताकत के साथ एक छिद्रपूर्ण टंगस्टन मैट्रिक्स कंकाल तैयार किया जा सके, और फिर कम पिघलने बिंदु के साथ धातु तांबे को पिघलाया जा सके और एक सघन टंगस्टन तांबा सामग्री प्राप्त करने के लिए इसे टंगस्टन कंकाल में घुसपैठ किया जा सके। इसका तंत्र मुख्य रूप से यह है कि जब धातु तरल चरण छिद्रपूर्ण मैट्रिक्स को गीला करता है, तो धातु तरल केशिका बल की कार्रवाई के तहत कण अंतराल के साथ बहता है ताकि छिद्रपूर्ण टंगस्टन कंकाल के छिद्रों को भर दिया जा सके, जिससे एक सघन सामग्री प्राप्त होती है। यह विधि टंगस्टन तांबा सामग्री की कठोरता में सुधार कर सकती है। पिघल घुसपैठ विधि द्वारा तैयार उच्च घनत्व वाले टंगस्टन तांबा मिश्रित सामग्री में अच्छी तापीय और विद्युत चालकता होती है, लेकिन टंगस्टन कंकाल के लिए सभी छिद्रों को जुड़ा और आकार में सुसंगत बनाना मुश्किल होता है, और पिघल घुसपैठ के बाद उत्पाद में तांबे के वितरण की एकरूपता सुनिश्चित करना भी मुश्किल होता है, जो सामग्री के गुणों को प्रभावित करने के लिए बाध्य है। पाउडर प्लास्टिकाइजेशन नियर-नेट फॉर्मिंग तकनीक के विकास और भागों और घटकों की जटिलता के लिए आधुनिक विज्ञान और प्रौद्योगिकी की बढ़ती आवश्यकताओं के साथ, टंगस्टन कंकाल की तैयारी एकल पारंपरिक पाउडर धातु विज्ञान डाई फॉर्मिंग से एक्सट्रूज़न फॉर्मिंग और इंजेक्शन फॉर्मिंग तक विकसित हुई है। उदाहरण के लिए, संयुक्त राज्य अमेरिका में आरएम जर्मन और अन्य ने टंगस्टन कंकाल तैयार करने के लिए इंजेक्शन मोल्डिंग तकनीक का इस्तेमाल किया और अच्छे परिणाम हासिल किए। उन्होंने पहले से तैयार टंगस्टन कंकाल को 900 डिग्री पर प्री-सिंटर किया और 90 ~ 120 मिनट के लिए 1500 डिग्री पर पिघलाया-घुसपैठ किया। प्राप्त मिश्र धातु में उत्कृष्ट प्रदर्शन था। चूंकि इस विधि से तैयार टंगस्टन-तांबा मिश्रित सामग्री में उत्कृष्ट प्रदर्शन होता है, इसलिए यह सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। हालांकि, इस विधि में भी बड़ी कमियां हैं, जो विशेष रूप से अतिरिक्त धातु तांबे को हटाने के लिए घुसपैठ के बाद मशीनिंग की आवश्यकता में प्रकट होती हैं, जो बाद की मशीनिंग की लागत को बढ़ाती है, उपज दर को कम करती है, और जटिल आकृतियों वाले भागों में उपयोग के लिए अनुकूल नहीं है।
2. टंगस्टन कॉपर का उच्च तापमान तरल चरण सिंटरिंग
उच्च तापमान तरल चरण सिंटरिंग टंगस्टन पाउडर और तांबे के पाउडर को एक निश्चित अनुपात में मिलाकर, दबाकर और तरल चरण सिंटरिंग करके टंगस्टन-तांबा मिश्रित सामग्री तैयार करने की एक प्रक्रिया विधि है। पारंपरिक विधि आमतौर पर तांबे को घना बनाने के लिए उसके गलनांक से 300 डिग्री से अधिक तापमान पर उच्च तापमान तरल चरण सिंटरिंग करती है। विशेषता यह है कि उत्पादन प्रक्रिया सरल है, लेकिन उच्च सिंटरिंग तापमान, लंबा सिंटरिंग समय, बड़ी मात्रा में तांबे का वाष्पीकरण, खराब सिंटरिंग प्रदर्शन और कम सिंटरिंग घनत्व (सैद्धांतिक घनत्व का केवल 90 ~ 95) जैसे नुकसान हैं, जो उपयोग की आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकते हैं। इसलिए, सामग्री के घनत्व में सुधार करने के लिए, तरल चरण सिंटरिंग के बाद प्रासंगिक पोस्ट-प्रोसेसिंग कदम जैसे कि फिर से दबाना, गर्म दबाना, गर्म कैल्सीन करना आदि को जोड़ने की आवश्यकता होती है, लेकिन इससे प्रक्रिया की जटिलता बढ़ जाती है और इसका अनुप्रयोग सीमित हो जाता है। AKBhalla18 एट अल द्वारा विस्फोटक संघनन विधि द्वारा तैयार टंगस्टन कॉपर सामग्री में उच्च तापमान तरल चरण सिंटरिंग प्रभाव अच्छा है। इसके अलावा, उच्च तापमान तरल चरण सिंटरिंग प्रक्रिया में यह पाया गया कि टंगस्टन और तांबे के पाउडर के कण आकार भी टंगस्टन कॉपर कंपोजिट के सिंटरिंग घनत्व को प्रभावित करते हैं। पाउडर जितना महीन होगा, सिंटरिंग घनत्व उतना ही अधिक होगा।
3. अति सूक्ष्म/नैनो आकार टंगस्टन कॉपर पाउडर और एक-चरण सिंटरिंग निकट-पूर्ण घनत्व विधि
अल्ट्राफाइन/नैनो पाउडर में कई बेहतरीन विशेषताएं होती हैं: जैसे कि बारीक पाउडर के दाने, बड़ा विशिष्ट सतह क्षेत्र, पाउडर के बीच बड़ा संपर्क इंटरफ़ेस, बड़ी सतह गतिविधि, बड़ी सिंटरिंग ड्राइविंग बल, कम सिंटरिंग तापमान, तेज़ घनत्व, उच्च घनत्व और बिना किसी उत्प्रेरक को जोड़े अच्छा प्रदर्शन। इसलिए, अल्ट्राफाइन पाउडर से तैयार टंगस्टन-कॉपर मिश्रित सामग्री में बहुत अधिक घनत्व, उच्च तापीय और विद्युत चालकता, बहुत महीन और एकसमान माइक्रोस्ट्रक्चर होता है, और पारंपरिक तरीकों से तैयार टंगस्टन-कॉपर मिश्रित सामग्री पर अतुलनीय लाभ होता है। अल्ट्राफाइन/नैनो टंगस्टन-कॉपर मिश्रित पाउडर तैयार करने के कई तरीके हैं, जैसे कि मैकेनिकल एलॉयिंग (MA), सोल-जेल विधि (Sol-Ge1), मैकेनिकल-थर्मोकेमिकल प्रक्रिया संश्लेषण विधि (Mechano-Thermochemical प्रक्रिया), आदि।
4. टंगस्टन-तांबा सक्रिय तरल चरण सिंटरिंग
सक्रिय तरल चरण सिंटरिंग एक ऐसी विधि है जिसमें टंगस्टन-तांबा सामग्री में तीसरे धातु तत्व जैसे Pd, Ni, Co, Fe आदि की एक ट्रेस मात्रा ({{0}}.1-0.5) मिलाई जाती है ताकि तांबे में अघुलनशील टंगस्टन चरण तांबे के चरण में घुल जाए और तरल चरण सिंटरिंग प्रक्रिया के दौरान इन धातु तत्वों से युक्त एक 7- चरण बन जाए। उच्च तापमान वाले तरल चरण सिंटरिंग विधि की तुलना में, यह विधि न केवल सिंटरिंग तापमान को कम करती है और सिंटरिंग समय को छोटा करती है, बल्कि सिंटरिंग घनत्व में भी काफी सुधार करती है। जेएल जॉनसन11 एट अल ने टंगस्टन तांबा सामग्री के सिंटरिंग पर संक्रमण तत्वों Pd, Ni, Co, और Fe के सक्रियण प्रभाव का अध्ययन किया। W-Cu में Ni और Pd का सक्रियण प्रभाव स्पष्ट नहीं है, जो शुद्ध टंगस्टन पाउडर की तुलना में खराब है। इसका कारण यह है कि Ni, Pd और Cu एक अनंत ठोस घोल बनाते हैं और सक्रियण प्रभाव नहीं निभा सकते हैं, जबकि Co, Fe और Cu केवल एक सीमित ठोस घोल बनाते हैं। सिंटरिंग प्रक्रिया के दौरान, ट्रेस तत्वों द्वारा गठित दूसरा चरण अनाज की सीमा पर अवक्षेपित होगा और इंटरमेटेलिक यौगिक बनाएगा, जो टंगस्टन के घनत्व को बढ़ावा देता है। जेएल जॉनसन और आरएमजर्मन एट अल के डब्ल्यू-lOCu सिस्टम पर अध्ययन से यह भी पता चला है कि जब Co सामग्री 0.35 होती है, तो 1 घंटे के लिए 1300 डिग्री पर सिंटरिंग के बाद सामग्री का प्रदर्शन बहुत अच्छा होता है। सक्रियण-वर्धित तरल चरण सिंटरिंग टंगस्टन तांबा सामग्री को उच्च सापेक्ष घनत्व, कठोरता, झुकने की ताकत और अन्य गुण प्राप्त करने में सक्षम कर सकता है। हालांकि, यह ध्यान देने योग्य है कि उत्प्रेरकों को जोड़ने से उच्च चालकता चरण तांबे की विद्युत और तापीय चालकता प्रभावित होगी, जिससे सामग्री की तापीय और विद्युत चालकता काफी कम हो जाएगी, जो उच्च विद्युत और तापीय चालकता की आवश्यकता वाले माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक सामग्रियों के लिए प्रतिकूल है। इसलिए, इस विधि द्वारा तैयार सामग्री केवल उन अवसरों के लिए उपयुक्त है जहां विद्युत और तापीय चालकता की आवश्यकता नहीं है।
टंगस्टन कॉपर मिश्र धातुओं के ग्रेड सभी जानते हैं। आइए टंगस्टन कॉपर मिश्र धातुओं की पहचान विधि के बारे में बात करते हैं: यदि आप टंगस्टन कॉपर सामग्री जानते हैं, तो आप घनत्व के आधार पर इसकी गणना कर सकते हैं, जो एक मोटा पहचान है। सबसे वैज्ञानिक सत्यापन एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण करना है, जो सामग्री में निहित तत्वों को सटीक रूप से देख सकता है।
