【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請涉及鎢合金材料，特別涉及一種鎢合金線材及其制備方法和其在半導(dǎo)體材料切割中的應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、鎢基合金是以難熔金屬鎢為硬質(zhì)相，鎳、鐵、銅或銀金屬為黏結(jié)相，經(jīng)過粉末冶金法或注射成型技術(shù)制成的一種合金材料，由于其具備相當(dāng)出色的熱學(xué)、力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)等性能，被廣泛應(yīng)用于汽車、醫(yī)療、航空航天、軍事、國防等領(lǐng)域。
2、為了進(jìn)一步提升鎢合金線材的綜合力學(xué)性能，現(xiàn)有通過鎢基體中摻雜稀土元素或者稀土化合物作為第二相彌散強(qiáng)化鎢材料，其在高溫?zé)Y(jié)及再結(jié)晶退火過程中易發(fā)生固相-液相的轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變過程中較多的第二相粒子會合并后再長大；另目前的壓力加工過程中會因鍛打或者拉拔變形不均勻從而導(dǎo)致第二相粒子發(fā)生斷裂而無法有效提升鎢基體強(qiáng)度，第二相粒子與鎢絲結(jié)合處會形成較多的裂紋從而引起斷線，同時也限制了鎢線的深加工的直徑尺寸。
3、例如中國專利文獻(xiàn)cn113186438a公開的一種合金線材及其制備方法與應(yīng)用，其中含有鑭的氧化物含量為0.1wt%～2.0wt%，合金線材抗拉強(qiáng)度在40μm以下可以達(dá)到4800mpa，但是由于稀土的氧化物添加量較多，導(dǎo)致線材缺陷急劇增加，制備過程中斷線失效的比例大幅增加，同時因稀土第二相的聚集導(dǎo)致合金線材變形抗力過大導(dǎo)致線材細(xì)化后強(qiáng)度增幅下滑，加工性能惡化，從而無法滿足于工程化的需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中第二相的引入導(dǎo)致鎢合金線材存在較多裂紋斷線的問題，本申請?zhí)峁┮环N鎢合金線材，所述鎢合金由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的元素組成：l?0.4～1.1wt%，
2、其中，所述l為鑭、鈰、鐠、釹、釓、鉺中的一種或兩種以上；所述z包括氧以及硼；所述線材的線徑為20～60μm，所述線材中，沿線軸方向有線狀的l或l的化合物，所述l或l的化合物的徑向平均寬度d≤5nm。
3、例如，l表示鑭，或是鈰，或是鐠，或是鑭和鈰，或是鑭和釹，或是鑭和鐠，或是鑭和釓，或是鈰和鐠，或是鈰和釹，或是鐠和釓，或是鐠和鉺，或是釹和釓，或是鑭、鈰和鐠，或是鑭、鈰和鉺，或是鑭、鐠和釹，或是鈰、鐠和釹，或是鐠、釹、釓和鉺等；
4、再例如，l的質(zhì)量百分比為0.4%～1.1%，或是0.4%～1.0%，或是0.4%～0.8%，或是0.4%～0.6%，或是0.4%～0.5%，或是1.0～1.1%，或是0.8%～1.1%，當(dāng)然，也可以是0.4%、0.41%、0.5%、0.55%、0.6%、0.8%、0.86%、1.0%、1.05%等；
5、z的質(zhì)量百分比為0.001%～0.25%，或是0.001%～0.05%，或是0.001%～0.1%，或是0.001%～0.2%，或是0.005%～0.1%，或是0.1%～0.25%，或是0.1%～0.2%，或是0.05%～0.2%，當(dāng)然，也可以是0.0009%、0.001%、0.005%、0.01%、0.015%、0.02%、0.05%、0.1%、0.15%、0.2%等。
6、所述線材的線徑為20～60μm，例如20μm、28μm、30μm、38μm、40μm、48μm、50μm、55μm、58μm、60μm等，所述鎢合金線材可以是均勻的，也可是不完全均勻的，還可以根據(jù)部位包含例如1％等幾個百分比的差；
7、需要說明的是，“線狀”指的是l或l的化合物在線材中沿線材軸向的尺寸遠(yuǎn)大于沿線材徑向的尺寸。
8、其中，l的化合物可以是氧化物，例如氧化鑭、氧化鈰、氧化鐠、氧化釹、氧化釓、氧化鉺等，當(dāng)然的，也可以是其他形式的化合物。
9、在一些實(shí)施例中，所述z還包括碳。
10、在一些實(shí)施例中，所述線材中，鎢晶粒的徑向平均寬度≤80nm；優(yōu)選的，所述線材中l(wèi)或者l的化合物的數(shù)量/鎢晶粒數(shù)量=γ，3≤γ≤10。
11、優(yōu)選的，所述線材表面缺陷數(shù)≤10個/百米。
12、優(yōu)選的，所述線材中位錯密度≥5*109/mm2。
13、為了確保獲得的最終鎢合金線材的成品強(qiáng)度，需保證線材的具備較好的綜合力學(xué)性能同時確保線材具備良好的加工可行性，則線材中的l或者l的化合物的數(shù)量與鎢晶粒數(shù)量比值γ介于3～10之間，如γ＜3，則線材的破斷力無法滿足，如γ＞10，則線材的加工性能會急劇惡化導(dǎo)致線材中的裂紋急劇增加，線材斷線嚴(yán)重。
14、優(yōu)選的，所述線材的線徑＞50μm，且≤60μm時，l或l的化合物的徑向平均寬度d≤5nm，線材抗拉強(qiáng)度≥5000mpa；所述線材的線徑＞40μm，且≤50μm時，l或l的化合物的徑向平均寬度d≤4nm，線材抗拉強(qiáng)度≥5500mpa；
15、所述線材的線徑＞30μm，且≤40μm時，l或l的化合物的徑向平均寬度d≤3nm，線材抗拉強(qiáng)度≥6000mpa；所述線材的線徑≥20μm，且≤30μm時，l或l的化合物的徑向平均寬度d≤2nm，線材抗拉強(qiáng)度≥7000mpa。
16、本申請還提供一種上述的鎢合金線材的制備方法，包括濕法摻雜、制粉、壓制、燒結(jié)、開坯和壓力加工。
17、在一些實(shí)施例中，所述濕法摻雜過程為：將藍(lán)鎢粉末均勻分散于去離子水中得到藍(lán)鎢懸浮液，將l的納米級化合物粉末均勻分散于ph＞11的堿性溶液中形成第二懸浮液，再依次將含z元素的溶液和所述第二懸浮液噴灑到所述藍(lán)鎢懸浮液中，加熱干燥后得到摻雜藍(lán)鎢粉末。
18、優(yōu)選l的納米級化合物粉末均勻分散于ph＞11的堿性溶液后，通過1000～2000r/min的攪拌設(shè)備高速攪拌；
19、優(yōu)選地，含z元素的溶液為z元素的鹽溶液或含z元素化合物的懸浮液；
20、優(yōu)選z元素的溶液稀釋到體積比1：20以上；
21、優(yōu)選干燥方式為快速真空加熱烘干。
22、通過制取l元素的化合物懸浮液將微細(xì)粒子直接均勻摻雜進(jìn)藍(lán)鎢粉末中，以微細(xì)粒子作為異質(zhì)晶核與鎢顆粒共同結(jié)晶析出，其可以制備的鎢合金粉末彌散分布更加均勻，該方法無需再采取元素的酸鹽形式，其可制備的彌散粒子選擇范圍更廣，獲得鎢材料性能更加穩(wěn)定可靠。
23、在一些實(shí)施例中，所述藍(lán)鎢粉末的制備方法為：將仲鎢酸銨送入還原爐，在400～600℃、氫氣和氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行還原得到藍(lán)鎢粉末，其中所述仲鎢酸銨粉末料層厚度＜10mm，所述還原爐中氫氣流量為20～40l/min，氮?dú)饬髁繛?0～160l/min，所述藍(lán)鎢粉末的氧指數(shù)為2.85±0.05，銨鎢青銅相成分＞80%。
24、藍(lán)鎢粉末制取采用氫氮混合氣體作為還原保護(hù)介質(zhì)，通過料層厚度及氫氣大小、流向控制出料藍(lán)鎢粉末性能，藍(lán)鎢的氧指數(shù)2.85±0.05，銨鎢青銅相比例超過80%的藍(lán)鎢進(jìn)行摻雜，該藍(lán)鎢顆粒粗，表面裂紋多，有利于稀土溶液的進(jìn)入，提高摻雜有效性，以提升鎢絲中第二相分布均勻性，提升鎢絲綜合力學(xué)性能及加工性能。
25、在一些實(shí)施例中，所述制粉過程為：將所述摻雜藍(lán)鎢粉末進(jìn)行還原，分別得到粒度為1.5～2.6μm的合金粉末a和粒度為3.8～4.5μm的合金粉末本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種鎢合金線材，其特征在于：所述鎢合金由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的元素組成：L?0.4～1.1wt%，Z?0.001～0.25wt%，余量為鎢和不可避免的雜質(zhì)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎢合金線材，其特征在于：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎢合金線材，其特征在于：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎢合金線材，其特征在于：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎢合金線材，其特征在于：
6.一種如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)述的鎢合金線材的制備方法，其特征在于：包括濕法摻雜、制粉、壓制、燒結(jié)、開坯和壓力加工。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鎢合金線材的制備方法，其特征在于：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鎢合金線材的制備方法，其特征在于：
9.一種如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的鎢合金線材在切割、耐切割防護(hù)、線纜、絲網(wǎng)印刷、繩索或紡織領(lǐng)域中的應(yīng)用。
10.一種如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的鎢合金線材在半導(dǎo)體材料切割中的應(yīng)用。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種鎢合金線材，其特征在于：所述鎢合金由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的元素組成：l?0.4～1.1wt%，z?0.001～0.25wt%，余量為鎢和不可避免的雜質(zhì)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎢合金線材，其特征在于：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎢合金線材，其特征在于：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎢合金線材，其特征在于：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎢合金線材，其特征在于：
6.一種如權(quán)利要求1-5任一...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：湯閔楓，郭東紅，方毅金，呂晟，黃燦鑫，蔣香草，張偉兵，余春雷，
申請(專利權(quán))人：廈門虹鷺鎢鉬工業(yè)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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