I contatti elettrici in Tungsteno Rame sono prodotti sfruttando processidi metallurgia delle polveri finalizzate all’unione delle caratteristiche dei due metalli:
- Tungsteno – Durezza e resistenza all’usura e all’erosione
- Rame – Ottima conducibilità elettrica e termica
Table of contents
- Come viene creata la pseudo-lega Tungsteno Rame (WCu)?
- Specificità produttive della pseudo-lega Tungsteno Rame
- Quali sono i vantaggi dei contatti elettrici in Tungsteno Rame?
- Dove viene impiegata la pseudo-lega WCu?
- Quali sono le altre applicazioni della pseudo-lega Tungsteno Rame oltre agli interruttori ad alta tensione?
Lavorazione Metalli – Come viene creata la pseudo lega Tungsteno Rame?
A causa della limitata capacità del Tungsteno di formare di leghe, i contatti elettrici a base di Tungsteno, vengono fabbricati mediante processi di metallurgia delle polveri.
Questi processi permettono di creare pseudoleghe con materiali che, convenzionalmente, non si legherebbero.
Per creare questo composito è necessario un procedimento produttivo suddiviso in più fasi.
Inizialmente viene stampato il pezzo con la forma richiesta, tramite pressatura della polvere di tungsteno. Il prodotto risulta avere una superficie con un alto livello di porosità per essere idoneo alla fase successiva detta infiltrazione.
L’infiltrazione prevede che il pezzo venga posto in un forno a contatto con un pezzo di Rame per completarne la struttura.
Durante il ciclo termico il rame fonde e, per capillarità, penetra nel tungsteno attraverso la porosità della sua superficie.
Al termine di questa lavorazione otteniamo un prodotto solido, compatto e in possesso delle principali caratteristiche.
È difficile produrre un composito di tungsteno di rame a densità ideale perché la differenza nella contrazione termica tra il tungsteno solido e il rame fuso, durante il raffreddamento post-infiltrazione, può causare una porosità residua soprattutto sulla superficie. La superficie dei pezzi viene successivamente trattata con uno speciale procedimento che ne uniforma le caratteristiche a quella della massa interna.
Per i contatti elettrici, oltre ai requisiti convenzionali di macro prestazioni, sono richieste anche specifiche caratteristiche di assenza di porosità e microstruttura.
Per raggiungere questi standard di prodotto vengono adottati processi complessi come il degasaggio sotto vuoto e l’infiltrazione sotto vuoto.
Questa tecnica in cui uno “scheletro” di tungsteno pre-sinterizzato poroso viene infiltrato dal rame liquido, chiamato anche processo press-sinter-infiltrato, riduce il rischio di porosità che è la principale preoccupazione nella produzione di contatti elettrici in Tungsteno Rame perché può causare la rottura del componente in uso senza che lo stesso abbia difetti esteriori visibili.
Lavorazione Metalli – Specificità produttive della pseudo-lega Tungsteno Rame
Nella produzione di contatti elettrici in Tungsteno Rame, il Tungsteno compone il prodotto finale in percentuali di peso che vanno dal 60% all’80%. L’elevato contenuto di Tungsteno nei contatti elettrici è, in prevalenza, finalizzato all’ottenimento di durezza ed all’aumento della resistenza all’erosione elettrica delle facce di contatto. Questo rende il contatto elettrico Tungsteno Rame molto più resistente a carichi elettrici elevati.
Lavorazione Metalli– Quali sono i vantaggi dei contatti elettrici in Tungsteno Rame?
L’utilizzo del Tungsteno e del Rame permette di ottenere contatti elettrici che hanno sia le caratteristiche di bassa espansione del Tungsteno che l’elevata conduttività termica ed elettrica del Rame. Il coefficiente di dilatazione termica e la conduttività termica possono essere modificati regolando le percentuali di Tungsteno e Rame nella composizione, fornendo così una gamma più ampia di caratteristiche.
Lavorazione Metalli – Dove viene impiegata la pseudo-lega CuW?
Queste composizioni sono ampiamente utilizzate negli interruttori ad alta tensione, negli interruttori a contatto, abbinati con rame-cromo, e negli interruttori del vuoto ad alta tensione.
L’interruttore a vuoto ad alta tensione è di piccole dimensioni, facile da mantenere e ha una vasta gamma di applicazioni: può essere utilizzato in ambienti umidi, infiammabili, esplosivi e corrosivi. I principali requisiti prestazionali, per questo tipo di interruttori, sono:
- Resistenza all’arco
- Resistenza alla saldatura per fusione
- Bassa corrente di taglio
- Basso contenuto d’aria
- Bassa capacità di emissione termoionica.
Per questo motivo, Syntesalloys, cura l’intero processo a partire dalla selezione della polvere di tungsteno. Per garantire la correttezza e l’omogeneità della distribuzione delle fasi nella struttura metallografica vengono verificate, in ciascun lotto, l’esatta dimensione delle polveri impiegate, la composizione e la microstruttura finale del contatto.
Lavorazione Metalli – Quali sono le altre applicazioni della pseudo-lega Tungsteno Rame oltre agli interruttori ad alta tensione?
La pseudo lega Tungsteno Rame (WCu) è ampiamente utilizzata negli interruttori ad alta tensione. I motivi principali sono da attribuire ai vantaggi specifici delle leghe di tungsteno-rame come: resistenza all’ablazione dell’arco, anti-saldatura per fusione, piccola corrente di taglio e bassa capacità di emissione termica di elettroni.
Vediamo di seguito altre 3 applicazioni forse meno conosciute :
In campo militare
Questa lega viene utilizzata per la realizzazione di ugelli, timoni per missili e motori a razzo nel settore aerospaziale grazie alla sua resistenza alle alte temperature. Nell’applicazione a prodotti soggetti ad alte temperature il principio dell’effetto di refrigerazione dell’evaporazione causato dalla volatilizzazione del rame ad alta temperatura (il punto di fusione del rame è a 1083°C) viene utilizzato per ridurre la temperatura superficiale del tungsteno rame; questo ne garantisce l’uso in condizioni estreme di alta temperatura.
Per la produzione di elettrodi di elettrolavorazione
I vantaggi in questo caso sono:
- resistenza alle alte temperature
- resistenza all’ablazione dell’arco
- buona conduttività elettrica e termica
- rapida dissipazione del calore.
Le sue applicazioni sono concentrate su elettrodi per elettroerosione, elettrodi per saldatura a resistenza ed elettrodi per tubi a scarica ad alta pressione. Questi elettrodi sono caratterizzati da un’ampia varietà di specifiche e vengono prodotti in lotti di diverse dimensioni.
Per questa applicazione è richiesta la massima densità e uniformità possibile del materiale specialmente per quegli elettrodi allungati a forma di bastoncello, tubolari e sagomati.
Per la produzione di materiali microelettronici
Il coefficiente di dilatazione termica e la conduttività termica di questi materiali possono essere modificati regolando le composizioni fornendo, così, una gamma più ampia di applicazioni. I materiali in tungsteno rame hanno un’elevata resistenza al calore e una buona conduttività termica e, allo stesso tempo, hanno un coefficiente di espansione termica che corrisponde a quella di un wafer di silicio, arseniuro di gallio e materiali ceramici.
Per questi motivi sono ampiamente utilizzati nel campo dei semiconduttori; Sono ritenuti ottimi materiali di supporto di dispositivi ad alta potenza, materiali per dissipatori di calore, componenti di dissipazione del calore, ceramiche e basi di arseniuro di gallio.
Data di pubblicazione: 31/03/2023
