Cu25W Kompozit Tozunun Bilyeli Öğütme Yöntemiyle Üretimine Farklı İşlem Kontrol Katkılarının Etkisinin İncelenmesi

Bakır (Cu) esaslı kompozitler, özellikle de tungsten (W) veya molibden gibi refrakter metal içeren bileşimler geleneksel malzemelere göre daha geniş bir sıcaklık aralığında üstün fiziksel ve mekanik özellikler sergilerler. Cu-esaslı refrakter metal içerikli kompozitler yüksek sertlikleri, iyi derecede ısıl ve elektriksel iletkenlikleri ve ark-erozyonuna karşı yüksek dirençleri sebebiyle özellikle elektrik kontak malzemeleri olarak yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Söz konusu kompozitlerin bilyeli öğütme yöntemiyle üretimi mümkün olmakla birlikte bu yöntemde mevcut olan işlem kontrol katkısı, öğütme hızı, bilye-toz-ağırlık oranı, öğütme süresi vb. gibi birçok işlem değişkenlerinin etkilerinin ayrı ayrı incelenmesi önem arz etmektedir. Bu çalışmada; bilyeli öğütme değişkenlerinden bir tanesi olan işlem kontrol katkısının, Cu-esaslı W-takviyeli kompozit tozunun üretimine olan etkisi incelenmiştir. Bu amaçla sıvı işlem kontrol katkılarından olan etanol ve metanol; element haldeki Cu ve W tozlarından hazırlanan karışımlara ayrı ayrı katılarak iki istasyonlu gezegen tip bilyeli öğütücüde öğütme işlemleri gerçekleştirilmiştir. Etanol ve metanol katkılarının Cu25W toz boyut ve morfolojisine olan etkileri parçacık boyut analizi ve taramalı elektron mikroskopisi (SEM) kullanılarak incelenmiştir. Artan öğütme süresi ile birlikte her iki bileşimde de ortalama parçacık boyutunda azalma gözlenmiştir. Söz konusu azalma özellikle metanol katkısı içeren toz karışımında daha belirgin olduğundan dolayı Cu25W kompozit tozunun üretiminde ağırlıkça % 2’lik oran için bir işlem kontrol katkısı olarak metanolün etanole göre daha etkili olduğu görülmüştür. Ayrıca, metanol katkısı ile 25 saatlik öğütme süresi sonunda etanol katkılı toz karışımına nazaran daha homojen bir dağılım elde edildiği görülmüştür.

Anahtar Kelimeler:

Bakır-esaslı kompozitler, Bilyeli öğütme, Etanol, İşlem kontrol katkısı, Metanol, Tungsten

Investigation of the Effect of Different Process Control Agents on the Production of Cu25W Composite Powder via Ball Milling Technique

Copper (Cu) based composites, especially compositions containing refractory metals such as tungsten (W) or molybdenum, exhibit superior physical and mechanical properties over a wide range of temperatures compared to conventional materials. Due to their high hardness, good electrical and thermal conductivities, and excellent arc-erosion resistance; Cu-based refractory metal reinforced composites are frequently used as electrical contact materials. Although, it is possible to produce aforementioned composites via ball milling technique, this method also contains several parameters that have to be investigated in detail, such as process control agent, milling speed, ball-to-powder weight ratio, milling time, and so on. In this paper; the effect of process control agent, which is one of the most important parameters in ball milling technique, on production of Cu-based W-reinforced composite powder was investigated. For this purpose, two different liquid process control agents, namely ethanol and methanol were separately added to powder mixtures containing elemental Cu and W, and then ball milling experiments were performed using a two stationary planetary-type ball mill. The effects of ethanol and methanol additions on particle size and morphology of Cu25W powder mixture was investigated using laser diffraction analysis (Mastersizer) and scanning electron microscopy (SEM). It was found that average particle size values of both compositions decreased with increasing milling duration. Considering its improved particle size reduction effectiveness as a process control agent, methanol at the amount of 2 wt.% was found to be more effective comparing to the same amount of ethanol in terms of producing Cu25W composite powder. Besides, more homogeneous dispersion of elements was achieved in powder mixture containing methanol after ball milling duration of 25 hours.

Keywords:

Copper-based composites, Ball milling, Ethanol, Process control agent, Methanol, Tungsten,

PDF

___

Bıyık, S., 2017. Characterization of Nanocrystalline Cu25Mo Electrical Contact Material Synthesized via Ball Milling. Acta Physica Polonica A, 132, (3), 886-888.
Bıyık, S. ve Aydın, M., 2017/1. Fabrication and Arc-Erosion Behavior of Ag8SnO2 Electrical Contact Materials under Inductive Loads. Acta Physica Polonica A, 131, (3), 339-342.
Bıyık, S. ve Aydın, M., 2017/2. Optimization of Mechanical Alloying Parameters of Cu25W Electrical Contact Material. Acta Physica Polonica A, 132, (3), 909-912.
Bıyık, S. ve Aydın, M., 2016. Investigation of the Effect of Different Current Loads on the Arc-Erosion Performance of Electrical Contacts. Acta Physica Polonica A, 129, (4), 656-660.
Bıyık, S., Arslan, F. ve Aydın, M., 2015. Arc-Erosion Behavior of Boric Oxide-Reinforced Silver-Based Electrical Contact Materials Produced by Mechanical Alloying. Journal of Electronic Materials, 44, (1), 457-466.
Bıyık, S. ve Aydın, M., 2015. The Effect of Milling Speed on Particle Size and Morphology of Cu25W Composite Powder. Acta Physica Polonica A, 127, (4), 1255-1260.
Cosovic, V., Talijan, N., Zivkovic, D., Minic, D. ve Zivkovic, Z., 2012. Comparison of Properties of Silver-Metal Oxide Electrical Contact Materials. Journal of Mining and Metallurgy, 48, (1), 131-141.
Dong, L.L., Chen, W.G., Deng, N., Song, J.L. ve Wang, J.J., 2017. Investigation on Arc Erosion Behaviors and Mechanism of W70Cu30 Electrical Contact Materials Adding Graphene. Journal of Alloys and Compounds, 696, 923-930.
Feng, Y., Yuan, H.L. ve Zhang, M., 2005. Fabrication and Properties of Silver-Matrix Composites Reinforced by Carbon Nanotubes. Materials Characterization, 55, 211-218.
Li, H.Y., Wang, X.H., Liu, Y.F. ve Guo, X.H., 2017. Effect of Strengthening Phase on Material Transfer Behavior of Ag-based Contact Materials under Different Voltages. Vacuum, 135, 55-65.
Pandey, A., Verma, P. ve Pandey, O.P., 2008. Comparison of Properties of Silver-Tin Oxide Electrical Contact Materials Through Different Processing Routes. Indian Journal of Engineering & Materials Sciences, 15, 236-240.
Shi, Q., Yang, J., Peng, W.X., Dong, J.Z., Chu, Y.Q., Tang, H. ve Li, C.S., 2015. Synergetic Effect of NbSe2 and Cr2Nb on the Tribological and Electrical Behavior of Cu-based Electrical Contact Composites. Rsc Advances, 5, (122), 100472-100481.
Suryanarayana, C., 2004. Mechanical Alloying and Milling. CRC Press, Boca Raton, FL, 488p.
Yusefi, A. ve Parvin, N., 2017. Fabrication of Three Layered W-Cu Functionally Graded Composite via Spark Plasma Sintering. Fusion Engineering and Design, 114, 196-202.
Zhu, S., Liu, Y., Tian, B., Zhang, Y. ve Song, K., 2017. Arc Erosion Behavior and Mechanism of Cu/Cr20 Electrical Contact Material. Vacuum, 143, 129-137.