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. 

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.