Wolfram-Kupfer (W-Cu)

Legierung mit hoher Leitfähigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit

Der Werkstoff verbindet hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit mit Temperaturwechselbeständigkeit und mechanischer Stabilität.

Kupfer sichert die Wärmeableitung und die Stromübertragung, während Wolfram die Härte erhöht, Abrieb reduziert und die Stabilität unter Belastung gewährleistet. Die Kombination beider Elemente minimiert Rissbildung und thermische Spannungen in Hochtemperaturanwendungen.

Im Vergleich zu Wolfram bietet diese Legierung eine deutlich bessere Wärmeableitung und Bearbeitbarkeit, während zugleich eine hohe mechanische Belastbarkeit erhalten bleibt.

Zusammensetzung von Wolfram-Kupfer

  • 74

    Wolfram

    W

    Rest

  • 29

    Kupfer

    Cu

    10% / 20% / 25% / 50 %

Zentrale Eigenschaften

  • Wärmeleitfähigkeit

    WCu kombiniert die hervorragende Wärmeleitfähigkeit von Kupfer mit der Temperaturstabilität von Wolfram bis über 1500 °C. Dadurch ist eine extrem schnelle Wärmeableitung möglich, selbst in Anwendungen, bei denen Kupfer allein schmelzen würde und Wolfram allein überhitzt.

  • Maßstabilität

    Der niedrige Ausdehnungskoeffizient reduziert thermische Spannungen bei schnellen Temperaturwechseln. In Funkenerosions-Elektroden ermöglicht dies tausende von Entladungen ohne Rissbildung, während reine Kupferelektroden deutlich früher versagen.

  • Elektrische Leitfähigkeit

    Je nach Wolframgehalt bietet WCu eine ausreichende Leitfähigkeit für Hochstromelektroden bei gleichzeitig hoher mechanischer Festigkeit. In Vakuumschaltern sorgt dies für saubere Schaltbögen ohne übermäßigen Elektrodenabtrag.

  • Verschleißfestigkeit

    Die harten Wolframpartikel widerstehen Lichtbogenabrasion, während die Kupfermatrix für stabile elektrische Kontaktierung sorgt. Dadurch verringert sich der Materialabtrag erheblich im Vergleich zu reinem Kupfer, was die Standzeit in Hochspannungsschaltern deutlich erhöht.

Physikalische und mechanische Eigenschaften

Eigenschaft

Einheit

WCu 50/50

WCu 75/25

WCu80/20

WCu 90/10

Zugfestigkeit (Rm)

MPa

344–413

585–654

620–689

700

Elektrische Leitfähigkeit

% IACS

56–64

41–48

38–45

< 30

Dichte bei 20°C

g/cm³

12,2

14,3

15

16,5

Linearer Ausdehnungskoeffizient (20°C - 300°C)

× 10⁻⁶/K⁻¹

13

9.5

8.8

< 7,5

Wärmeleitfähigkeit bei 25°C

W/(m·K)

310–340

190

180

170

Ausdehnung bei 20°C

%

12,5

9

8,3

6,5

Elastizitätsmodul (E)

GPa

-

260

280

290

Die angegebenen Werte verstehen sich als Mindestangaben, Durchschnittswerte oder Toleranzbereiche. Wenn Ihre Anwendung spezifische Werkstoffanforderungen stellt, zum Beispiel eine definierte thermische Stabilität, eine erhöhte mechanische Belastbarkeit oder eine besondere chemische Beständigkeit, entwickeln wir gemeinsam mit Ihnen eine passende Ausführung. Sprechen Sie uns gerne an.

Industrieanwendungen

Typische Einsatzbereiche für WCu im industriellen Umfeld

  • Elektronik und Elektrotechnik

    Kupfer-Wolfram-Legierungen kombinieren hohe elektrische Leitfähigkeit mit thermischer Stabilität. Sie kommen bei Schaltkontakten, Hochstromverbindungen sowie thermisch beanspruchten Träger- und Heatspreader-Bauteilen zum Einsatz, da sie auch unter Dauerlast formstabil bleiben.

  • Luft-und Raumfahrt

    WCu kommt bei kompakten, hochbelastbaren Kontakt- und Trägerbauteilen zum Einsatz, bei denen thermische Leitfähigkeit und Formstabilität unter mechanischer Last entscheidend sind.

  • Schweißtechnik

    Dank hoher Verschleißfestigkeit, guter Wärmeleitfähigkeit und geringer Erosionsneigung eignen sich WCu-Legierungen für thermisch und elektrisch beanspruchte Bauteile wie Schweißelektroden, Kontaktspitzen, Düsen und Halter.

  • Werkzeugbau

    Kupfer-Wolfram bleibt auch bei thermischer Belastung formstabil und lässt sich präzise bearbeiten. Dadurch eignet sich die Legierung für Formeinsätze, Schnittwerkzeuge sowie hochpräzise Funktionsbauteile, bei denen gute Wärmeableitung und Maßhaltigkeit entscheidend sind.

Herstellungsprozess

Der Herstellungsprozess einer Kupfer-Wolfram-Stange umfasst mehrere Schritte, um die gewünschten Materialeigenschaften zu erreichen.

  • 1
    Schritt 1

    Rohmaterialien und Vorbereitung

    Es werden hochreines Kupfer und Wolfram benötigt, die in Pulverform vorliegen. Das Wolframpulver wird aus Ammoniumparawolframat (APT) durch Reduktion mit Wasserstoff gewonnen. Das Kupferpulver wird in der Regel durch Elektrolyse hergestellt.

  • 2
    Schritt 2

    Pulververmischung

    Die beiden Pulver werden in einem bestimmten Verhältnis miteinander vermischt. Eine gleichmäßige Verteilung des Wolfram- und Kupferpulvers ist entscheidend für die Qualität des Endprodukts.

  • 3
    Schritt 3

    Kaltpressen

    Nach dem Mischen der Pulver wird das Gemisch in eine Form gefüllt und unter hohem Druck kaltgepresst. Dieser Vorgang verdichtet das Pulver und gibt ihm die gewünschte Form.

  • 4
    Schritt 4

    Sintern

    Der Grünling wird anschließend einem Sinterprozess unterzogen. Hierbei wird er in einem Vakuum- oder Wasserstoffofen auf Temperaturen von etwa 1300 bis 1500 °C erhitzt.

  • 5
    Schritt 5

    Flüssigphasensintern

    Das Kupfer-Wolfram-Werkstück wird erhitzt, bis das Kupfer schmilzt, während das Wolfram fest bleibt. Das geschmolzene Kupfer wird durch Kapillarkräfte in die Wolframporen gezogen und gefügt.

  • 6
    Schritt 6

    Endbearbeitung

    Die gepresste Stange wird gerichtet, geschliffen und poliert, um Maßhaltigkeit und Oberflächengüte sicherzustellen.

  • 7
    Schritt 7

    Qualitätskontrolle

    Der Herstellungsprozess von Kupfer-Wolfram-Stangen wird streng kontrolliert, um die hohen Qualitätsanforderungen zu erfüllen.

  • 8
    Schritt 8

    Verpackung und Versand

    Die fertigen Kupfer-Wolfram-Stangen werden verpackt und für den Versand vorbereitet. Dabei werden spezielle Verpackungsmaterialien verwendet, um die Stäbe während des Transports vor Beschädigungen zu schützen.

Dieser Prozess stellt sicher, dass Wolfram-Kupfer-Bauteile die für den industriellen Einsatz erforderlichen Werkstoffeigenschaften aufweisen. Dazu zählen eine hohe Wärme- und Stromleitfähigkeit, eine gute mechanische Belastbarkeit sowie eine stabile Maßhaltigkeit bei thermischen Lastwechseln.

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