專利名稱：形成壓塊的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種形成壓塊的方法。
在斷路器和其它電氣設(shè)備中使用的電氣觸頭含有一些成分，能夠有效地從燃弧表面?zhèn)鲗?dǎo)高通量的能量，同時(shí)觸頭能耐受在電弧附著點(diǎn)由于熔化和/或汽化而產(chǎn)生的磨蝕。在遮斷過(guò)程中，電流可能高達(dá)200，000安培，局部電流密度在觸頭陽(yáng)極表面可達(dá)105安/厘米2，在陰極表面可達(dá)108安/厘米2。暫態(tài)熱通量在電弧根部可達(dá)106千瓦/厘米2，這進(jìn)一步突出了對(duì)觸頭材料的要求，應(yīng)具有最高的導(dǎo)熱率和導(dǎo)電率，通常選擇銀或銅。在應(yīng)用空氣斷路器時(shí)一般選用銀作為觸頭材料，否則電弧后產(chǎn)生的表面氧化在觸頭閉合狀態(tài)下必然伴有高電阻。在用其它遮斷介質(zhì)(油、真空或六氟化硫)防止表面氧化的場(chǎng)合，通常優(yōu)先選用銅作為觸頭材料。
盡管選用具有最高導(dǎo)熱率的觸頭金屬，如果僅采用一種金屬材料的話，如上所述的暫態(tài)熱通量水平將導(dǎo)致局部表面溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)觸頭的熔點(diǎn)(對(duì)銀和銅分別為962℃和1083℃)，并且很快就會(huì)產(chǎn)生磨蝕。由于這個(gè)原因，第二種材料，一般為石墨，或具有高熔點(diǎn)的耐熔金屬例如鎢或鉬，或耐熔的硬質(zhì)合金、氮化物和/或硼化物與這種導(dǎo)體配合使用，以阻止整體的熔化和粘結(jié)。
常規(guī)的觸頭制造工藝通常包括將具有高導(dǎo)熱率和高熔點(diǎn)的粉末狀材料混合在一起，將該混合物加壓制成壓塊，然后在還原媒質(zhì)或惰性氣體中進(jìn)行熱燒結(jié)。在燒結(jié)后，觸頭將滲入導(dǎo)電金屬，它包括將一種金屬小塊放在每個(gè)觸頭上，然后在一種還原(或惰性)氣體媒質(zhì)中進(jìn)行爐內(nèi)加熱，這次的加熱溫度高于該導(dǎo)體的熔點(diǎn)。然后觸頭可進(jìn)行再加壓，使其密度增加到理論值的96%至98%，并進(jìn)行后處理，以便最后安裝到開(kāi)關(guān)設(shè)備上。
這種方法有一些缺點(diǎn)它限制了工藝的通用性，它包含許多工序?qū)е螺^高的生產(chǎn)成本，并且限制了可達(dá)到的密度和性能指標(biāo)。美國(guó)專利說(shuō)明書4，810，289號(hào)(N.S.Hoyer等人)解決了很多這方面的問(wèn)題，該專利采用高導(dǎo)電性的銀(Ag)或銅(Cu)，與氧化鎘(CdO)，鎢(W)，碳化鎢(WC)，鈷(Co)，鉻(Cr)，鎳(Ni)，或碳(C)混合，并與受控的溫度、熱均衡加壓操作相結(jié)合，提供了清潔的氧化物金屬表面。該專利的工序包括冷態(tài)的單向加壓;將加壓后的觸頭裝入一個(gè)容器中，使用有助于分離的粉劑;抽空該容器;將觸頭熱均衡地加熱。
Hoyer等人的工藝流程提供了高密度、高強(qiáng)度的觸頭，具有強(qiáng)化了的金屬與金屬之間的結(jié)合力。這種觸頭在燃弧后具有極小的剝離，在電弧根部的磨蝕率也減小了。然而，這種觸頭在加工過(guò)程中因體積收縮而受到損害。需要有一種方法提供尺寸上可再加工的觸頭，而仍然保持其高強(qiáng)度、耐剝離、以及強(qiáng)化的金屬與金屬之間結(jié)合力的特性。提供制造這種高級(jí)觸頭的方法是本發(fā)明的主要目的。
因此，本發(fā)明屬于形成一個(gè)壓實(shí)的密集壓塊所采用的方法，由以下步驟組成(1)形成一種可壓實(shí)的顆?；旌衔铮傻谝活惤饘巽y(Ag)、銅(Cu)、鋁(Al)及其混合物與由下列材料中選出的(b)類粉末所組成氧化鎘(CdO)、氧化錫(SnO，SnO2)、碳(C)、鈷(CO)、鎳(Ni)、鐵(Fe)、鉻(Cr)、碳化鉻(Cr2C、Cr3C2、Cr7C3)、鎢(W)、碳化鎢(WC，W2C)、硼化鎢(WB)、鉬(Mo)、碳化鉬(Mo2C)、硼化鉬(MoB，Mo2B)、碳化鈦(TiC)、氮化鈦(TiN)、硼化鈦(TiB2)、硅(Si)、碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)，或它們的混合物;(2)對(duì)這種顆?；旌衔飭蜗蚣訅海畲箢w粒尺寸約為1，500微米，壓實(shí)后密度從60%至95%，以提供一個(gè)壓塊;(3)將至少一個(gè)壓塊放入一開(kāi)口的容器中，容器有一個(gè)底面以及側(cè)面，壓塊在容器內(nèi)與一種分離材料相接觸，這種材料有助于后續(xù)工序中使壓塊和容器相分離;(4)從容器內(nèi)抽出空氣;(5)密封該容器的開(kāi)口頂部，容器的頂部表面和底部表面至少有一個(gè)面可在壓力下變形;(6)將許多這樣的容器一個(gè)換一個(gè)地互相堆疊起來(lái)，在容器之間插入具有高電阻的板，使得容器和板互相交錯(cuò)，在每個(gè)容器和板之間又放入一層導(dǎo)熱的顆粒狀的壓力傳導(dǎo)材料，其直徑約為1，500微米以下，這種粒狀材料的作用是在后續(xù)加壓狀態(tài)下對(duì)容器中的壓塊提供均勻的機(jī)械載荷，用來(lái)提供均勻載荷的板和粒狀材料的熔點(diǎn)高于在壓塊中使用的具有最低熔化溫度成分的熔點(diǎn);(7)將該層迭組合放入一壓力機(jī)中，使電流通過(guò)容器和高電阻的板，以在容器中的壓塊上產(chǎn)生熱效應(yīng);單向壓縮交疊的容器和板，該壓力在352.5公斤/平方厘米(5，000磅/平方吋)和3172公斤/平方厘米(45，000磅/平方吋)之間，溫度比在壓縮機(jī)中具有最低熔化溫度成分的熔點(diǎn)或分解點(diǎn)要低0.5℃至100℃。以此提供均勻的同時(shí)熱壓，并使容器中的壓塊致密化，可達(dá)到理論密度的97%以上;(8)冷卻并卸去加在交疊的容器和板上的壓力;(9)將容器和板分離，并將壓塊與容器分離。
由不銹鋼、碳化硅或石墨制成的高電阻板供優(yōu)選用，象碳或石墨一類的導(dǎo)熱的，粒狀傳導(dǎo)壓力的材料也供選用，以提供均勻的載荷和熱傳導(dǎo)。
這種顆粒混合一般為粉末混合物，但也可采用其它方法將第一類金屬與其它材料，例如預(yù)合金粉末混合在一起。這里自始至終使用“粉末”一詞，其含意包括球形、纖維狀以及其它形狀的顆粒。
本發(fā)明進(jìn)一步屬于形成一個(gè)壓實(shí)的密集壓塊所采用的方法，由以下步驟組成(1)形成一種可壓實(shí)的顆?；旌衔?，由第一類金屬銀(Ag)、銅(Cu)、鋁(Al)或其混合物與下列(b)類材料組成氧化鎘(CdO)、氧化錫(SnO，SnO2)、碳(C)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鐵(Fe)、鉻(Cr)、碳化鉻(Cr3C2，Cr7C3)，鎢(W)、碳化鎢(WC，W2C)、硼化鎢(WB)、鉬(Mo)、碳化鉬(Mo2C)、硼化鉬(MoB，Mo2B)、碳化鈦(TiC)、氮化鈦(TiN)、硼化鈦(TiB2)、硅(Si)、碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)，或它們的混合物;其中非第一類粉末(b)重量的10%至75%是纖維狀材料，其長(zhǎng)度至少比其截面尺寸大20倍;該粉末混合物重量的30%至95%包含第一類金屬;(2)單向壓實(shí)該顆粒組合，其最大顆粒尺寸約為1，500微米，壓制成具有60%至85%密度的大截面形狀，以提供一個(gè)大型壓塊;(3)在真空中熱壓此壓塊，壓力在352.5公斤/平方厘米(5，000磅/平方吋)和3，172公斤/平方厘米(45，000磅/平方吋)之間，溫度比該壓塊中具有最低熔化溫度成分的熔點(diǎn)或分解點(diǎn)要低0.5℃至100℃，以便提供同時(shí)熱壓并使壓塊密集度達(dá)到理論密度的97%以上;(4)將壓塊截面減少到原有截面的1/2至1/25;(5)切割減小了的壓塊。
這種實(shí)施方案在減小截面工序中的方法最好采用熱擠壓或冷擠壓或滾軋工藝，所存在的任何纖維都會(huì)在長(zhǎng)度方向變形，因而在切割減小了截面的板料或帶料時(shí)，這些纖維取向于與切割面相垂直。真空熱壓一般采用容器密封法或用真空熱壓機(jī)對(duì)壓塊直接熱壓。
本發(fā)明進(jìn)一步屬于形成一個(gè)壓實(shí)的密集壓塊所采用的方法，其特點(diǎn)在于以下工序(1)將(a)粉末與(b)粉末混合，(a)粉末由包含Ag、Cu、Al及其混合物的第一類金屬中選用，(b)粉末由下列各組成材料中選用CdO、SnO、SnO2、C、Co、Ni、Fe、Cr、Cr3C2、Cr7C3、W、WC、W2C、WB、Mo、Mo2C、MoB、Mo2B、TiC、TiN、TiB2、Si、SiC、Si3N4，或它們的混合物;(2)將一壓模型腔在真空環(huán)境下預(yù)熱，并將該顆?；旌衔锓湃朐搲耗Ｐ颓恢?，最大顆粒尺寸約為1，500微米;(3)從該模壓機(jī)中抽出空氣以消除顆?；旌衔镏g的空氣間隙;(4)壓實(shí)該顆粒混合物，壓力在352.5公斤/平方厘米(5，000磅/平方吋)和3，172公斤/平方厘米(45，000磅/平方吋)之間，溫度比該模壓機(jī)中具有較低熔化溫度成分的熔點(diǎn)或分解點(diǎn)要低0.5℃至100℃，以提供同時(shí)熱壓和密集化，所形成的壓塊的密度可達(dá)理論密度的97%以上;(5)冷卻并卸去壓塊上的壓力;(6)將壓塊與模壓機(jī)的模具型腔分離開(kāi)。該實(shí)施方案中的方法最好采用具有多個(gè)模具型腔的壓力，以便同時(shí)能制造出多個(gè)壓塊。
本發(fā)明也進(jìn)一步屬于形成一個(gè)壓實(shí)的密集壓塊所采用的方法，它由以下工序組成(1)由第一類金屬Ag、Cu、Al或其混合物與(b)類材料CdO、SnO、SnO2、C、Co、Ni、Fe、Cr、Cr3C2、Cr7C3、W、WC、W2C、WB、Mo、Mo2C、MoB、Mo2B、TiC、TiN、TiB2、Si、SiC、Si3N4或其混合物組成一種可壓實(shí)的顆?；旌衔?(2)單向壓實(shí)這種粉末，其最大顆粒尺寸約為1，500微米，壓制成60%至80%的密度，以提供一個(gè)壓塊;(3)在溫度低于該壓塊中具有最低熔化溫度成分的熔點(diǎn)或分解點(diǎn)50℃至400℃的條件下燒結(jié)該壓塊，以有效地消除內(nèi)部互連的孔隙，并提供具有75%至97%密度的壓塊;(4)熱壓該壓塊，壓力在352.5公斤/平方厘米(5，000磅/平方吋)與3，172公斤/平方厘米(45，000磅/平方吋)之間;溫度比該壓塊中具有最低熔化溫度成分的熔點(diǎn)或分解點(diǎn)要低50℃至300℃，以提供同時(shí)熱壓并使壓塊的密實(shí)度達(dá)到理論密度的97%以上;(5)冷卻并卸去壓塊上的壓力。
在本發(fā)明上述的所有實(shí)施方案中，在混合這些粉末后，可以包含兩個(gè)任選的工序。這兩個(gè)工序是在一種還原媒質(zhì)中加熱這些粉末，在能有效地提供粉末氧化物清潔表面的溫度下加熱，除非存在有CdO、SnO，或SnO2，并且能得到非第一類材料更均勻的分布;在加熱后使這些粉末?；?，以便使它們的最大尺寸大約為1，500微米。
這些實(shí)施方案提供了高性能的壓塊。這些壓塊可以用作電氣或電氣設(shè)備的觸頭，作為一種復(fù)合材料，例如與一種高導(dǎo)電性材料(例如銅)相結(jié)合的接觸層，作為一個(gè)散熱片，等等。制造觸頭使用的主要粉末包括Ag、Cu、CdO、SnO、SnO2、C、CO、Ni、Fe、Cr、Cr3C2、Cr7C3、W、WC、W2C、WB、MO、Mo2C、MoB、Mo2B，以及TiC。散熱片所用的主要材料包括Al、TiN、TiB2、Si、SiC，以及Si3N4。
在顆?；旌瞎ば蛑?，大多數(shù)情況下采用簡(jiǎn)單的粉末混合已滿足要求，但是在某些情況下，可能要形成合金，這些合金可能被氧化或還原，然后形成適合于壓實(shí)的顆粒。一般的工序是粉末混合工序。有用的粉末包括許多類型。例如，第一類，“類別1”，選自高導(dǎo)電性的金屬，如Ag、Cu、Al及其混合物。這些粉末可以與非第1類的粉末，即“類別2”的粉末混合，選自下列材料的組合CdO、SnO、SnO2、C、CO、Ni、Fe、Cr、Cr3C2、Cr7C3、W、WC、W2C、WB、Mo、Mo2C、MoB、Mo2B、TiC、TiN、TiB2、Si、SiC、Si3N4，以及它們的混合物，最優(yōu)先選用的是CdO、SnO、W、WC、Co、Cr、Ni和C。
Ag與TiN、TiB2、Si、SiC以及Si3N4的混合物在制造應(yīng)用于散熱裝置的制品時(shí)特別有用。其它材料在制造用于斷路器和其它電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備的觸頭時(shí)特別有用。當(dāng)所制造的制品是觸頭時(shí)，第一類粉末可以構(gòu)成粉末混合物重量的10%至95%。應(yīng)用于觸頭制造的優(yōu)選粉末混合物包括Ag+W;Ag+CdO;Ag+SnO2;Ag+C;Ag+WC;Ag+Ni;Ag+Mo;Ag+Ni+C;Ag+WC+Co;Ag+WC+Ni;Cu+W;Cu+WC;以及Cu+Cr，以上僅作為例子列出。這些粉末的最大尺寸均約為1，500微米，并且均勻地混合在一起。
這些粉末在混合前或混合后可以有選擇地進(jìn)行熱處理，以提供相對(duì)清潔的粒子表面。這通常包括在大約450℃至1，100℃之間在一種還原媒質(zhì)中將粉末加熱約0.5小時(shí)至1.5小時(shí)，450℃適用于95%重量的Ag+5%重量的CdO;1，100℃適用于10%重量的Cu+90%重量的W;還原媒質(zhì)最好用氫氣或離解的阿摩尼亞。這個(gè)工序可以潤(rùn)濕材料，并應(yīng)從金屬表面除去氧化物，但應(yīng)在足夠低的溫度下進(jìn)行，以便不至于使現(xiàn)存的粉末分解。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這個(gè)工序?qū)τ谔峁└咧旅芏仁呛苤匾模貏e是該工序的工藝流程中后續(xù)的熱壓工序配合使用更是如此。在使用少量第一類粉末的場(chǎng)合，這道工序?qū)⑦@些粉末分布在其它粉末之間，在所有的情況下都提供了第一類金屬粉末的均勻分布。
如果顆粒已作過(guò)熱凈化處理，它們通常粘結(jié)在一起。因此需將它們?；云茐膱F(tuán)聚作用，以便顆粒直徑在0.5微米至1，500微米之間。這個(gè)供選擇的步驟可在任選的熱凈化處理工序之后進(jìn)行。然后混合的粉末通常放入單向模壓機(jī)中。若在模壓機(jī)中采用自動(dòng)填充模具技術(shù)，業(yè)已得知，直徑超過(guò)50微米的粉末比50微米以下的粉末具有更好的流動(dòng)特性。對(duì)于大多數(shù)模壓工藝來(lái)說(shuō)，優(yōu)選的粉末直徑范圍是從200微米至1，000微米。
在某些情況下，為了有選擇地提供用于觸頭的可釬焊的或可軟焊的表面，可釬焊金屬(例如銀銅合金)的薄片、多孔網(wǎng)或類似物，或可釬焊金屬(例如銀和銅)的粉末狀粒子可以放置在壓模中主觸頭粉末混合物的上面或下面。這將提供一種復(fù)合型的構(gòu)造。
然后將模壓機(jī)中的材料以標(biāo)準(zhǔn)模式即無(wú)任何加熱或燒結(jié)的條件下進(jìn)行單向壓實(shí)，其壓力通常在35.25公斤/平方厘米(500磅/平方吋)與3，172公斤/平方厘米(45，000磅/平方吋)之間，以有效地提供一個(gè)可處理的、“未加工成”的壓塊。這樣就提供了一種壓塊，其密度為理論密度的60%至95%。用一種材料覆蓋模壓機(jī)可能是合乎需要的，這種材料有助于在后續(xù)工序中使壓塊與模壓機(jī)相分離，例如一些松散的顆粒和/或極細(xì)顆粒的覆蓋層，例如陶瓷或石墨粒子，其直徑最好在5微米以下。
為了能更清楚地理解本發(fā)明，現(xiàn)在參照附圖作為示例對(duì)本發(fā)明較適宜的實(shí)施方案進(jìn)行描述，附圖中

圖1是形成壓塊的一般方法的方塊圖;
圖2是第一種實(shí)施方案所用方法的方塊圖;
圖3是一個(gè)局部剖視的正視圖，表明該第一實(shí)施方案的一種堆疊式配置;
圖4是第二種實(shí)施方案所用方法的方塊圖;
圖5是第三種實(shí)施方案所用方法的方塊圖;
圖6是第四種實(shí)施方案所用方法的方塊圖;
圖7概略地表示出各種各樣的壓塊。
現(xiàn)在請(qǐng)參照?qǐng)D1，這個(gè)方塊圖表示出粉末混合工序1，可選擇的凈化工序2，可選擇的?；ば?以及單向加壓工序4;工序1和2之間以及2和3之間的虛線箭頭表明了熱凈化處理和粒化工序的任選性質(zhì)。
熱密集或熱壓工序5可以在一個(gè)裝有壓塊的密閉容器中實(shí)施，該容器具有可變形的頂部或底部表面?？梢圆捎脝蜗驂毫C(jī)。如果希望的話也可以采用均衡加壓，例如用氬氣或其它合適的氣體作為介質(zhì)，施加壓力到容器上，并通過(guò)該容器對(duì)裝入的壓塊施加壓力。采用均衡加壓可能具有某些控制特性，例如溫度和壓力的均勻性或其他優(yōu)點(diǎn)，使得這種方法非常有用。在某些情況下，可以使用一種真空類型的熱壓機(jī)，免除了容器密封的要求。每種熱壓方法都有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。例如均衡加壓和真空加壓雖然提供了較好的控制性或加工工序的簡(jiǎn)化，但卻意味著較大的設(shè)備投資。
這個(gè)熱壓工序及其后面的冷卻工序也用于圖2至圖6所示的本發(fā)明的所有實(shí)施方案中，現(xiàn)在對(duì)這兩個(gè)工序作一概述。
該熱壓工序中的壓力約為352.5公斤/平方厘米，(5，000磅/平方吋)以上，較好的范圍是在352.5公斤/平方厘米(5，000磅/平方吋)與3，172公斤/平方厘米(45，000磅/平方吋)之間，最好在1，056公斤/平方厘米(15，000磅/平方吋)與2，115公斤/平方厘米(30，000磅/平方吋)之間。這個(gè)工序中的溫度應(yīng)比該制品或壓塊中較低熔點(diǎn)成分的熔點(diǎn)或分解點(diǎn)低0.5℃至100℃為好，最好比上述熔點(diǎn)低0.5℃至20℃;如前所述，如果使用諸如粉末成分或可釬焊材料薄片組成壓塊的話，提供的密集度可達(dá)理論密度的97%以上，若能超過(guò)99.5%則更好。還存在這樣的情況，當(dāng)包含燒結(jié)工序時(shí)，在熱壓過(guò)程中的溫度可以比所述熔點(diǎn)低300℃。正象前面簡(jiǎn)要描述的那樣，如果把壓塊裝在容器中，壓力使容器的頂部和底部同時(shí)壓扁，通過(guò)它們與壓塊相接觸，制品或壓塊受到熱壓;由于壓力傳導(dǎo)到容器的頂部和底部使壓塊致密化。
制品在這個(gè)熱密集或熱壓工序中停留的時(shí)間可從1分鐘至4小時(shí)，最常見(jiàn)的是從5分鐘至60分鐘。作為這個(gè)工序的一個(gè)例子，在采用90%重量的銀(Ag)+10%重量的氧化鎘(CdO)粉末混合物的情況下，該熱壓工序中溫度為約800℃到899.5℃的范圍，對(duì)于這種應(yīng)用場(chǎng)合，根據(jù)簡(jiǎn)明化學(xué)詞典第9版，CdO的分解點(diǎn)實(shí)際上在大約900℃開(kāi)始。然后被熱壓的制品或壓塊最好經(jīng)歷一段延長(zhǎng)時(shí)間逐漸過(guò)渡到室溫狀態(tài)和一個(gè)大氣壓，通常為2小時(shí)至10小時(shí)。這種在壓力下的逐漸冷卻是很重要的，特別是如果采用一種帶有組合成分變化的壓塊更是如此，因?yàn)樗钩煞謱又械臍堄嗬鞈?yīng)力減至最小，并且控制了由于熱膨脹特性的差別而產(chǎn)生的翹曲。最后，如果使用容器的話，將該制品或壓塊從容器中分離開(kāi)。
舉例來(lái)說(shuō)，用這種方法制造的觸頭壓塊具有增強(qiáng)了的粒子間全相結(jié)合力，導(dǎo)致高的抗電弧磨蝕能力，增強(qiáng)了的熱應(yīng)力抗裂性，并且可以使制品基本上達(dá)到100%的密實(shí)度。在這個(gè)工藝過(guò)程中，在熱壓工序之前一般沒(méi)有受壓制品或壓塊的加熱工序，可制作出具有最小應(yīng)力的堅(jiān)固的壓塊。
在圖7中示出了各種各樣的壓塊。這些壓塊70具有長(zhǎng)度71，高度或厚度73，高度軸線A-A，以及頂面和底面。頂部表面可以是平坦的，舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)一釬焊層放置在觸頭的底部時(shí)它具有一種復(fù)合結(jié)構(gòu)，如圖7(A)所示。該制品或壓塊也可以有一個(gè)如圖7(B)所示的曲面頂部，它是非常有用的和普通的形狀;或者有一個(gè)底部槽，如圖7(C)所示。在某些情況下，可以有一種組合成分變化，例如，一種成分或一種特殊金屬或其它粉末可能集中在制品或壓塊的某一層。一種有用的中等尺寸的觸頭大約為1.1厘米長(zhǎng)，0.6厘米寬，并具有一個(gè)斜切的頂部，其最大高度大約為0.3厘米到0.4厘米。
現(xiàn)在請(qǐng)參照?qǐng)D2，圖中表示本發(fā)明的一種優(yōu)選的高產(chǎn)量生產(chǎn)法，當(dāng)壓塊的一個(gè)表面是曲面而不是平面時(shí)這種方法特別有用。上述的粉末混合、任選的熱凈化處理、任選的?；蜗蚣訅?、熱壓和冷卻分別示于工序20、21、22、23、28和29中。在單向加壓工序23之后，壓塊與一種分離或脫模材料相接觸，即被該材料所覆蓋，這種材料在化學(xué)上不會(huì)與壓塊相結(jié)合。然后把壓塊放入一個(gè)帶有可變形表面的槽形容器中，即工序24。這些壓塊最好按它們?nèi)扛叨确较蚍湃肴萜髦?，就是說(shuō)，圖7中的高度軸線A-A相互平行。該容器具有側(cè)表面，它們與圖3中容器的中心軸線B-B相平行。這些壓塊的高度軸線A-A將平行于容器的中心軸線，它們也平行于容器頂部到底部的側(cè)表面。
在密封后，容器至少有一個(gè)表面是在壓力下可變形的，并垂直于壓塊的高度軸線A-A。在一個(gè)實(shí)施方案中，這種槽形容器可以是一個(gè)單體的、非常淺的金屬罐式的容器，有一開(kāi)口頂端，幾個(gè)金屬側(cè)壁以及一個(gè)薄的底部，并帶有一個(gè)薄的密封蓋。所有這些容器壁一般是在壓力下可變形的。這樣壓力就能施加到底部和密封蓋上，它們又把壓力沿著壓塊的高度軸線A-A施加到壓塊上。以這種方式施加壓力，如果需要的話，可以把壓塊壓至接近100%的理論密度。圖3中的這些容器31可以用薄的量具鋼以及類似的具有高溫度穩(wěn)定性的材料制成。有可能在每一個(gè)容器中壓實(shí)單層或多層的壓塊。當(dāng)壓制多層壓塊時(shí)，在壓塊的各層之間必須放入能傳導(dǎo)壓力的分離或脫模材料，例如一種薄的石墨涂層鋼板。
所有壓塊都應(yīng)緊密地堆疊好，以至于在壓塊和容器側(cè)壁之間沒(méi)有顯著的間隙。一個(gè)薄壁頂蓋安裝在容器上，抽出空氣，即圖2中的工序25;頂蓋用諸如焊接或類似的方法密封在容器的邊緣上，即工序26，以提供一個(gè)容器的頂表面。密封也可以在一真空容器中完成，這樣就合并了頂蓋密封和容器抽真空的工序。另一種方法是，容器可以設(shè)計(jì)成帶有一個(gè)抽氣口，這樣抽氣和密封可以在焊接以后進(jìn)行。
每個(gè)容器可以容納大量的，例如1，000個(gè)并排的制品或壓塊;并且許多密封的容器堆疊在一起同時(shí)進(jìn)行熱壓，即工序27。通常12個(gè)制品或壓塊同時(shí)被熱壓。在容器中，每個(gè)壓塊被一種材料所包圍，如前所述，它有助于壓塊與容器在后續(xù)工序中相分離，例如松散的顆粒和/或特細(xì)顆粒的覆蓋層，和/或高溫布。該分離材料最好是以陶瓷制品涂層或松散顆粒的形式，例如鋁氧粉或氮化硼，或石墨，直徑在5微米以下，最好是亞微米尺寸。
現(xiàn)在請(qǐng)參照?qǐng)D3，它給出了圖2中工序27的細(xì)節(jié);如前所述，在各個(gè)容器31中布置和密封了交疊的壓塊層，它們與金屬板32一起堆疊在一塊底部熱防護(hù)板33上，金屬板32有較高的電阻;具有大電流容量的導(dǎo)電體34和35位于層迭組件的每一端。高電阻板32可由下列材料中選擇一種來(lái)制造不銹鋼、碳化硅、石墨、鎳、鉬、鎢、鎳合金、鉻合金以及類似的耐高溫的高電阻材料。一層導(dǎo)熱的、粒狀的壓力傳導(dǎo)材料36把每個(gè)容器31與相鄰的金屬電阻板32隔開(kāi)，材料36的顆粒最大直徑約為1，500微米，較好的范圍是從100微米到1，500微米，最好是100微米到500微米，以便提供熱傳導(dǎo)并且若最終要求的壓塊表面不是平坦的，例如在圖7(B)或圖7(C)中所示的那種壓塊，在這種情況下可對(duì)觸頭提供均勻的機(jī)械載荷。粉末狀的導(dǎo)電材料層36可以是碳或石墨或其它材料，它不會(huì)與容器發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
容器31和電阻板32的層迭組件被密封在熱絕緣層37內(nèi)部并放入一壓力機(jī)中，如圖3所示。施加所要求的壓力并通過(guò)導(dǎo)電體34和35使足夠大的電流流過(guò)層迭的容器31和電阻板32，以使溫度上升到熱壓實(shí)所需要的水平。圖中還示出了支撐板38和壓力推桿39，以及容器的中心軸線B-B。然后將封裝的壓塊放入一熱壓機(jī)中，即工序28?？梢允褂靡环N單向壓力機(jī)。作為最后的工序，壓塊在壓力下冷卻，即工序29，也如上述，然后與容器相分離。
對(duì)于圖2和3中表示的以上剛敘述的方法中所用的一組運(yùn)行參數(shù)，摘要如下(1)容器薄板尺寸25.4厘米×25.4厘米，適用于在一單層中容納大約1，000個(gè)小尺寸的觸頭，這些觸頭具有前面所指定的組成。
(2)在容器之間插入1.27厘米厚的不銹鋼(或其它高電阻金屬)板，以作為發(fā)熱元件，同時(shí)放入石墨粉末作為導(dǎo)電層，并能有效地提供均勻的機(jī)械載荷。
(3)將層迭組件(容器和電阻板)的周圍絕緣以防止側(cè)面的熱損失。
(4)壓力加工的溫度在標(biāo)準(zhǔn)成形熱壓機(jī)中為960℃。加工率每次裝載量(最多)65個(gè)容器，(5)通過(guò)電阻加熱容器，提供所需要的熱能(達(dá)960℃)。
(6)顯熱50千瓦時(shí)以達(dá)到960℃。
假設(shè)經(jīng)2小時(shí)的上升時(shí)間達(dá)到960℃。
熱輸入功率＝25千瓦。
R＝10微歐(隨溫度而變化)。
I＝30.7千安;V＝0.8伏。
現(xiàn)在請(qǐng)參照?qǐng)D4，圖中表示一種用于大塊成形的加工工藝，包括熱壓和減小大塊截面并剪切至合適的尺寸;其中在大塊里最好包含有纖維材料，以便在剪切至所需尺寸時(shí)獲得所選擇的纖維取向。上述的粉末混合、任選的熱凈化處理、任選的?；蜗蚣訅阂约盁釅悍謩e如工序40、41、42、43、48和48′所示。然而，由于這里是對(duì)一較大截面進(jìn)行冷壓，并將采用滾軋或擠壓以及剪切工序，故這些粉末重量的30%至95%必須是耐高溫可延展的第一類金屬，即Ag、Cu或Al。最好其重量的70%至95%是第一類金屬。非第一類粉末可能含有0%至100%重量的纖維。在這個(gè)實(shí)施方案中，單向冷壓的壓力在7，050公斤/平方厘米(100，000磅/平方吋)與14，100公斤/平方厘米(200，000磅/平方吋)之間，以提供一個(gè)具有60%到85%理論密度的壓塊。通常在單向冷壓工序中一次只壓制一個(gè)大塊。這需要一臺(tái)重型壓力機(jī)，并且該壓模表面必須大力潤(rùn)滑。
這個(gè)實(shí)施方案一般用來(lái)提供圓柱形或矩形壓塊，其尺寸分別為1.27厘米至1.90厘米直徑×10.16厘米至20.32厘米長(zhǎng);或5.08厘米至10.16厘米寬×10.16厘米至20.32厘米長(zhǎng)×1.27厘米至1.90厘米厚。在圖4中工序43的單向加壓之后，這個(gè)大截面在真空中進(jìn)行熱壓，可選擇兩種方法中的一種。在一個(gè)選擇方案中，將該大截面塊放入一個(gè)具有可變形表面的槽形大容器中，其內(nèi)部尺寸比該截面形狀的外部尺寸相對(duì)要大一些，即工序44。
在密封后，該容器至少有一個(gè)表面將受壓變形。在一個(gè)實(shí)施方案中，這個(gè)槽形容器可以是一個(gè)單體的，較深的金屬罐式容器，它有一個(gè)開(kāi)口頂端，幾個(gè)金屬側(cè)壁，以及一個(gè)薄的底部，并有一個(gè)薄密封蓋。所有這些容器壁一般都可受壓變形。這樣壓力就能施加到底部和密封蓋上，它們又將壓力施加給該定形塊。
這些容器可以用薄量具鋼，以及類似的具有高溫度穩(wěn)定性的材料制成。該容器一般在其側(cè)壁上有一個(gè)抽氣管，以便在一薄壁頂蓋安裝在該容器上以后，抽出空氣，頂蓋用諸如焊接或類似的方法密封在容器的邊緣上，即工序46，從而為容器提供一個(gè)頂部表面。密封也可以在一真空容器中完成，這樣就合并了頂蓋密封和容器抽真空的工序。在該容器中，該大型壓塊被一種材料所包圍，它有助于壓塊和容器在后續(xù)工序中相分離，例如一些松散的顆粒，和/或特細(xì)顆粒的覆蓋層，和/或高溫布。這種分離材料最好是以陶瓷制品涂層或松散顆粒的形式，例如鋁氧粉或氮化硼，或石墨，直徑在5微米以下。工序48的熱壓過(guò)程如前所述，以提供97%以上理論密度的壓塊。
另一個(gè)進(jìn)行熱壓的選擇是使用真空熱壓機(jī)。這種壓力機(jī)雖然昂貴，卻是市場(chǎng)上買得到的，它通常包括一個(gè)壓力機(jī)本體，本體具有加工好的石墨壓模，其中壓力室可以密封，在被壓的材料之上可以抽成真空。
這里，該大截面壓塊被放入一臺(tái)真空熱壓機(jī)的壓模之間，即工序49;將壓力室密封，并且在該壓塊上方抽成真空，即工序50;該壓塊逐漸被熱壓，即工序48′。工序48′的熱壓過(guò)程如前所述，用以提供97%以上理論密度的壓塊。
接著，這個(gè)密集了的、壓實(shí)的壓塊通過(guò)熱軋或冷軋、熱擠壓或冷擠壓或一種類似技術(shù)將其截面減小，即工序51;該壓塊的截面將減小到原有截面的1/2到1/25。如果采用滾軋的話，這道工序可能包含多次軋壓。第一類金屬的百分比愈高，冷軋或冷擠壓可能愈有效。最后，減小了截面的壓塊被切割成所需尺寸，剖要借助于適當(dāng)?shù)氖侄?，例如用碳化?SiC)刀片剪切，激光切割，用磨蝕劑進(jìn)行水噴射切割，或類似方法，即工序52，以提供一個(gè)具有所需要的形狀和尺寸的壓塊。切割表面通常就是由該壓塊構(gòu)成的觸頭的工作表面。在滾軋或擠壓過(guò)程中，在壓塊中存在的任何纖維將會(huì)沿長(zhǎng)度方向發(fā)生變形。當(dāng)這些壓塊被切割到最終厚度時(shí)，纖維將有利地定向，與壓塊表面相垂直。在這個(gè)實(shí)施方案中，非第一類材料中的纖維成分的變動(dòng)范圍以10%到75%的重量為好;最好是從30%的重量到60%的重量。
對(duì)圖4所示的用于密封容器方案的上述方法中所用的一組運(yùn)行參數(shù)，摘要如下(1)將80%重量的第1類金屬與20%重量的非第1類材料混合，后者材料中包含75%重量的纖維，纖維長(zhǎng)度比其截面尺寸大50倍。
(2)在7，050公斤/平方厘米(100，000磅/平方吋)的壓力下單向壓實(shí)一個(gè)5.08厘米寬×10.16厘米長(zhǎng)×1.27厘米厚的大塊。
(3)用石墨分離粉末將該大塊覆蓋。
(4)將大塊放入一個(gè)大容器，其內(nèi)部尺寸稍許大于該塊的尺寸。
(5)密封該容器并抽真空到10-4托(毫米汞柱)。
(6)在960℃和1，410公斤/平方厘米(20，000磅/平方吋)的狀態(tài)下進(jìn)行熱均衡壓實(shí)。
(7)冷卻4至5小時(shí)后除去密封外殼。
(8)用多道工序冷軋?jiān)搲K，每次操作大約減小15%的截面，經(jīng)過(guò)大約10次軋壓，厚度大約為0.35厘米。
(9)切割壓塊，例如使用重型陶瓷尖端的切刀。
現(xiàn)在請(qǐng)參照?qǐng)D5，它描述了一個(gè)簡(jiǎn)化的加工過(guò)程，采用真空熱壓技術(shù)，而沒(méi)有起始的單向冷壓工序。前述的粉末混合、任選的熱凈化、任選的顆?；?、熱壓、以及冷卻分別如工序53、54、55、58和59所示。這里，熱壓工序采用了一個(gè)真空熱壓機(jī)。這些壓力機(jī)雖然昂貴，但是在市場(chǎng)上可以買到，它通常包括一個(gè)壓力機(jī)本體，本體具有加工好的石墨壓模，其中壓力室可以密封，并且在被壓的材料上可抽成真空。這里的壓模必須包含有多個(gè)型腔，加工成接近于最后要求的觸頭尺寸，因此對(duì)于每種形狀的觸頭，需要一個(gè)單獨(dú)的壓模。該模具型腔可能也需要大力潤(rùn)滑。
粉末以計(jì)算好的量放入一個(gè)預(yù)熱的壓模，即工序56，以便按照所要求的密度提供合適的尺寸;將壓力機(jī)抽真空，即工序57。該抽真空工序必須仔細(xì)地加以控制，以使這些未被單向壓成“未加工成”壓塊的粉末不會(huì)隨同逸出的空氣從壓模中被抽出。這個(gè)過(guò)程可能要求真空控制達(dá)到相當(dāng)完善的程度。熱壓工序58如前所述，以提供一個(gè)具有97%以上理論密度的壓塊。最后，壓力機(jī)溫度緩慢降低，并將壓塊與壓力機(jī)的模具型腔相分離。
對(duì)于圖5所示的上述方法中采用的一套運(yùn)行參數(shù)，摘要如下(1)將35%重量的第1類金屬混合到粉末混合物中。
(2)將所需要的粉末量放入一臺(tái)真空壓力機(jī)的石墨模具型腔中，型腔加工成最后需要的觸頭尺寸。
(3)非常緩慢地將壓力機(jī)抽成真空，達(dá)10-4托(毫米汞柱)。
(4)逐漸加熱該壓力機(jī)達(dá)960℃，并在1，410公斤/平方厘米(20，000磅/平方吋)的壓力下加壓。
(5)冷卻4小時(shí)并將壓塊從壓力機(jī)中取出。
現(xiàn)在請(qǐng)參照?qǐng)D6，圖中示出了雙重的壓實(shí)-燒結(jié)過(guò)程，它不是單獨(dú)依賴于單一的熱壓操作來(lái)實(shí)現(xiàn)最后的致密化，并且可以采用低壓的壓力機(jī)和低溫處理工藝。前述的粉末混合、任選的熱凈化、任選的顆粒化、單向冷壓、熱壓和冷卻分別如工序61、62、63、64、67和68所示。單向加壓工序64的壓力最好在352.5公斤/平方厘米(5000磅/平方吋)到2.115公斤/平方厘米(30，000磅/平方吋)之間，以提供一個(gè)最多為80%密度的“未加工成”壓塊，而不是通常為95%的密度。優(yōu)選的密度是在60%和80%之間。這就可以容許采用較便宜的壓力機(jī)。
在冷壓工序之后，壓塊在爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，其溫度比該壓塊中最低熔點(diǎn)成分的熔點(diǎn)或分解點(diǎn)低50℃到400℃。該燒結(jié)工序有效地消除了壓塊中互連的空隙，并提供了一個(gè)具有增加了的密度的壓塊，其范圍從75%至97%，即工序65。在燒結(jié)后，如果密度低于87%，或者如果希望不考慮密度的話，該壓塊中可以滲入熔化的第1類金屬，通常個(gè)別地以粉末狀小塊形狀或呈球形，朝向并進(jìn)入燒結(jié)后壓塊的殘留孔隙之中。在這一工序中采用的溫度通常比第1類金屬的熔點(diǎn)高75℃至125℃。為了實(shí)現(xiàn)良好的滲入，可能不得不在壓塊表面刻痕或以某種方式使其成鋸齒狀。滲入工藝通常將提供94%至97%密度的壓塊。這樣，在燒結(jié)和任選的滲入工序后，密度可能已經(jīng)達(dá)到97%，因此采用較便宜的壓力機(jī)進(jìn)行最后的熱壓是可能的。
最后的熱壓工序67如前所述，只是該工序完成的溫度比該壓塊中最低熔點(diǎn)成分的熔點(diǎn)或分解點(diǎn)低50℃至300℃;壓力從352.5公斤/平方厘米(5，000磅/平方吋)至2，115公斤/平方厘米(30，000磅/平方吋)通常已足夠大。在熱壓工序中已不需要將壓塊裝入密封容器，也不需要采用真空裝置。
對(duì)于圖6所示的上述方法中所用的一組運(yùn)行參數(shù)，摘要如下(1)將35%重量的第1類金屬混合到粉末混合物之中。
(2)在705公斤/平方厘米(10，000磅/平方吋)的壓力下單向加壓，使壓塊密度達(dá)到75%。
(3)在溫度低于該壓塊中最低熔點(diǎn)成分的熔點(diǎn)200℃的條件下在爐內(nèi)燒結(jié)，以增大其密度達(dá)85%。
(4)把第1類金屬的一個(gè)小塊放到該壓塊上，并加熱到比第1類金屬的熔點(diǎn)高100℃，進(jìn)行滲入，使密度達(dá)到975。
(5)不用密封容器或真空裝置，在1，410公斤/平方厘米(20，000磅/平方吋)和溫度低于該壓塊中最低熔點(diǎn)成分的熔點(diǎn)200℃的條件下進(jìn)行熱壓。
(6)冷卻4小時(shí)。
權(quán)利要求
1.一種形成一個(gè)壓實(shí)的、密集壓塊的方法，其特點(diǎn)在于以下工序(1)組成一種可壓實(shí)的顆?；旌衔?，由(a)類材料即第1類金屬銀(Ag)、銅(Cu)、鋁(Al)或它們的混合物與(b)類材料組成，即氧化鎘(Cdo)、氧化錫(SnO、SnO2)、碳(C)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鐵(Fe)、鉻(Cr)、碳化鉻(Cr3C2)、(Cr7C3)、鎢(W)、碳化鎢(WC)、(W2C)、硼化鎢(WB)、鉬(MO、碳化鉬(MO2C)、硼化鉬(MOB、MO2B)、碳化鈦(TiC)、氮化鈦(TiN)、硼化鈦(TiB2)、硅(Si)、碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)及其混合物；(2)對(duì)這種顆?；旌衔飭蜗蚣訅海畲箢w粒尺寸約為1，500微米，以提供一個(gè)密度為60%到95%的壓塊；(3)將至少一個(gè)壓塊放入一開(kāi)口容器中，容器有一個(gè)底面并包含有若干側(cè)面；壓塊在其中與一種分離材料相接觸，這種材料有助于后續(xù)工序中該壓塊和該容器相分離；(4)從該容器中抽出空氣；(5)密封該容器的開(kāi)口頂部；其中容器的頂部和底部至少有一個(gè)表面可受壓變形；(6)將許多這樣的容器一個(gè)挨著一個(gè)互相堆疊起來(lái)，在容器之間放入具有高電阻的板，使容器和板互相交迭；在每個(gè)容器和板之間又放入一層導(dǎo)熱的、粒狀的壓力傳導(dǎo)材料，其直徑約為1，500微米以下；這種粒狀材料的作用是在后續(xù)的加壓過(guò)程中對(duì)容器中的壓塊提供均勻的機(jī)械載荷，其中用于提供均勻載荷的板和粒狀材料的熔點(diǎn)高于在壓塊中所用的具有最低熔點(diǎn)成分的熔點(diǎn)；(7)將該層迭組件放入一壓力機(jī)，使電流通過(guò)該容器和高電阻板，以在該容器中的壓塊上產(chǎn)生熱效應(yīng)；單向壓縮交迭的容器和板，壓力在352.5公斤/平方厘米(5，000磅/平方吋)和3，172公斤/平方厘米(45，000磅/平方吋)之間，溫度比在壓力機(jī)中具有最低熔點(diǎn)成分的熔點(diǎn)或分解點(diǎn)要低0.5℃至100℃，以提供均勻的同時(shí)熱壓，并使該容器中的壓塊致密化，達(dá)到理論密度的97%以上；(8)冷卻并除去加在交迭的容器和板上的壓力；(9)將容器與板相分離，并將壓塊與容器相分離。
2.按照權(quán)利要求1的一種方法，其特點(diǎn)在于工序(7)中的熱壓壓力是從1.056公斤/平方厘米(15，000磅/平方吋)至2，115公斤/平方厘米(30，000磅/平方吋)，并且溫度比最低熔點(diǎn)成分的熔點(diǎn)或分解點(diǎn)低0.5℃到20℃。
3.按照權(quán)利要求1或2的一種方法，其特點(diǎn)在于高電阻板是由不銹鋼、碳化硅、石墨、鎳、鉬、鎢、鎳合金、和鉻合金制成的，并且板之間的粒狀壓力傳導(dǎo)材料是碳和石墨粒子，其直徑在100微米與1500微米之間。
4.一種形成一個(gè)壓實(shí)的、密集壓塊的方法，其特點(diǎn)在于以下工序。(1)組成一種可壓實(shí)的顆粒混合物，由(a)類材料即第一類金屬Ag、Cu、Al或它們的混合物與(b)類材料組成，即CdO、SnO、SnO2、C、Co、Ni、Fe、Cr、Cr3C2、Cr7C3、W、WC、W2C、WB、Mo、Mo2C、MoB、Mo2B、TiC、TiN、TiB2、Si、SiC、Si3N4或它們的混合物;其中非第1類粉末(b)重量的10%至75%是纖維狀材料，其長(zhǎng)度至少比其截面尺寸大20倍;并且該粉末混合物重量的30%至95%包含第1類金屬;(2)單向壓實(shí)這種顆?；旌衔铮w粒最大尺寸約為1，500微米。形成一個(gè)大截面形狀，其密度為60%至85%，以提供一個(gè)大型壓塊;(3)在真空中熱壓此壓塊，壓力在352.5公斤/平方厘米(5，000磅/平方吋)和3，172公斤/平方厘米(45，000磅/平方吋)之間，溫度比該壓塊中具有最低熔點(diǎn)成分的熔點(diǎn)或分解點(diǎn)要低0.5℃至100℃，以提供同時(shí)熱壓，并使該壓塊致密化，達(dá)到理論密度的97%以上;(4)減小該壓塊截面到原有截面的1/2至1/25，以使存在的纖維在長(zhǎng)度方向變形;以及(5)切割該減小截面的壓塊，使得纖維取向垂直于壓塊表面。
5.按照權(quán)利要求4的一種方法，其特點(diǎn)在于，在工序(2)之后，可用下列工序來(lái)代替(A)將至少一個(gè)成型壓塊放入一個(gè)開(kāi)口容器中，容器有一個(gè)底面并含有若干側(cè)面，其中該壓塊與一種分離材料相接觸，這種材料有助于后續(xù)工序中壓塊和容器相分離;(B)從該容器中抽出空氣;以及(C)密封該容器的開(kāi)口頂部，其中該容器的頂部和底部至少有一個(gè)表面可受壓變形;在工序(3)中該壓塊通過(guò)該容器被熱壓。
6.按照權(quán)利要求4或5的一種方法，其特點(diǎn)在于，在工序(2)之后和工序(3)之前，至少有一個(gè)成型壓塊在真空環(huán)境中被放入一臺(tái)預(yù)熱的壓力機(jī)中。
7.按照權(quán)利要求4、5、6的一種方法，其特點(diǎn)在于，該粉末混合物包含有70%重量至95%重量的第1類金屬;以及工序(2)中的加壓是在7，050公斤/平方厘米(100，000磅/平方吋)和14，100公斤/平方厘米(200，000磅/平方吋)的壓力下進(jìn)行的。
8.一種形成一個(gè)壓實(shí)的、密集壓塊的方法，其特點(diǎn)在于以下工序(1)組成一種可壓實(shí)的顆粒混合物，由(a)類材料即第1類金屬Ag、Cu、Al或它們的混合物與(b)類材料組成，即CdO、SnO、SnO2、C、Co、Ni、Fe、Cr、Cr3C2、Cr7C3、W、WC、W2C、WB、Mo、Mo2C、MoB、Mo2B、TiC、TiN、TiB2、Si、SiC、Si3N4或它們的混合物。(2)單向壓實(shí)這種顆粒組合，顆粒最大尺寸約為1，500微米，以提供一個(gè)密度為60%到80%的壓塊;(3)在溫度低于該壓塊中具有最低熔點(diǎn)成分的熔點(diǎn)或分解點(diǎn)50℃至400℃的條件下燒結(jié)該壓塊，以有效地消除內(nèi)部互連的孔隙，并提供具有75%至97%密度的壓塊;(4)熱壓該壓塊，壓力在352.5公斤/平方厘米(5，000磅/平方吋)與3，172公斤/平方厘米(45，000磅/平方吋)之間;溫度比該壓塊中具有最低熔點(diǎn)成分的熔點(diǎn)或分解點(diǎn)低50℃至300℃，以提供同時(shí)熱壓，并使該壓塊致密化，達(dá)到理論密度的97%以上;以及(5)冷卻并除去作用在該壓塊上的壓力。
9.按照權(quán)利要求8的一種方法，其特點(diǎn)在于，工序(2)中的加壓是在352.5公斤/平方厘米(5，000磅/平方吋)和2，115公斤/平方厘米(30，000磅/平方吋)的壓力下進(jìn)行的。
10.按照權(quán)利要求8或9的一種方法，其特點(diǎn)在于，執(zhí)行可選擇的工序(4)，所采用的溫度比所用的第1類金屬的熔點(diǎn)高75℃至125℃。
11.按照權(quán)利要求8、9或10的一種方法，其特點(diǎn)在于，工序(5)中的加壓是在352公斤/平方厘米(5，000磅/平方吋)和2，115公斤/平方厘米(30，000磅/平方吋)的壓力下進(jìn)行的。
12.按照權(quán)利要求8、9、10或11的一種方法，其特點(diǎn)在于，在工序(3)之后和工序(4)之前，從第1類金屬選出的一種粉末被熔化而滲入到并進(jìn)入該燒結(jié)的壓塊中殘留的孔隙中，溫度范圍在所用的第1類金屬熔點(diǎn)以上75℃至125℃，以提供一個(gè)具有94%到97%密度的壓塊。
13.按照上述任何權(quán)利要求的一種方法，其特點(diǎn)在于，這種粉末是Ag+W;Ag+CdO;Ag+SnO2;Ag+C;Ag+WC;Ag+Ni;Ag+Mo;Ag+Ni+C;Ag+WC+Co;Ag+WC+Ni;Cu+W;Cu+WC;或Cu+Cr。
14.按照上述任何權(quán)利要求的一種方法，其特點(diǎn)在于，在工序(2)以前，該粉末與一種可釬焊的金屬片相接觸。
15.一種形成一個(gè)壓實(shí)的密集壓塊的方法，其特點(diǎn)在于以下工序(1)組成一種可壓實(shí)的顆?；旌衔?，由(a)類材料即第1類金屬Ag、Cu、Al或它們的混合物與(b)類材料組成，即CdO、SnO、SnO2、C、Co、Ni、Fe、Cr、Cr2C、W、WC、W2C、WB、Mo、MoC、Mo2C、MoB、Mo2B、TiC、TiN、TiB2、Si、SiC、Si3N4或它們的混合物。(2)將一壓模型腔在真空環(huán)境中預(yù)熱，并將該顆?；旌衔锓湃朐搲耗Ｐ颓恢?，其最大顆粒尺寸約為1500微米;(3)從該模壓機(jī)中抽出空氣以消除顆粒混合物之間的空氣間隙;(4)對(duì)該顆?；旌衔锛訅海瑝毫υ?52.5公斤/平方厘米(5，000磅/平方吋)和3，172公斤/平方厘米(45，000磅/平方吋)之間，溫度比該模壓機(jī)中具有較低熔點(diǎn)成分的熔點(diǎn)或分解點(diǎn)要低0.5℃至100℃，以提供同時(shí)熱壓和致密化，形成一個(gè)具有97%以上理論密度的壓塊;(5)冷卻并除去作用在該壓塊上的壓力;以及(6)將該壓塊與模壓機(jī)的壓模型腔相分離。
16.按照上述任何權(quán)利要求的一種方法，其特點(diǎn)在于，在工序(1)中混合粉末之后，將這些粉末在一種還原媒質(zhì)中加熱，在一定溫度下有效地提供在這些粉末上的氧化物清潔表面，除非存在有CdO、SnO或SnO2;并使非第1類金屬材料更均勻分布;在加熱后使這些粉末顆粒化，以便使顆粒最大尺寸大約為1500微米。
17.按照上述任何權(quán)利要求的一種方法，其特點(diǎn)在于，1(a)粉末是Ag、Cu或它們的混合物;1(b)粉末由CdO、SnO、SnO2、C、Co、Ni、Fe、Cr、Cr3C2、Cr7C3、W、WC、W2C、WB、Mo、Mo2C、MoB、Mo2B、TiC或它們的混合物中選出。
全文摘要
形式壓塊的方法包括以下工序(1)形成一種可壓實(shí)顆?；旌衔铮芍辽僖环N第1類金屬Ag、Cu、Al與至少一種下列材料組成，即Cdo、SnO、SnO
文檔編號(hào)H01H71/00GK1048412SQ9010330
公開(kāi)日1991年1月9日 申請(qǐng)日期1990年6月29日 優(yōu)先權(quán)日1989年6月30日
發(fā)明者莫里斯·杰拉德·費(fèi)伊 申請(qǐng)人:西屋電氣公司