專利名稱：高密度大面積超薄鎢銅合金粉末生坯的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎢合金粉末生坯，尤其涉及一種高密度、大面積、超薄鎢銅合金粉末生坯的制備方法。
背景技術(shù)：
鎢銅合金材料尤其是薄板材料的可加工能力、材料質(zhì)量和性能主要取決于鎢銅合金粉末生坯的尺寸、質(zhì)量和性能。如果鎢銅合金粉末生坯厚度較大、面積較小、密度較低，則在隨后的燒結(jié)過程中粉末表面氧化層、雜質(zhì)及有機黏結(jié)劑難以去除徹底，燒結(jié)坯密度難以提高，無法再進行后續(xù)的壓力加工。然而，如果能制得高密度、大面積超薄鉤銅合金粉末生坯，則就可以解決上述問題，從而得到近全致密的且可進一步進行后續(xù)壓力加工的燒結(jié)坯。因此，高密度、大面積超薄鎢銅合金粉末生坯的制備將是獲得優(yōu)質(zhì)鎢銅合金薄板加工材料的關(guān)鍵。
現(xiàn)有的鎢銅合金粉末生坯制備的主要工藝步驟如下
(1) 配粉按擬制備合金材料的成分百分比要求，將鎢及銅粉末進行稱重配比；
(2) 混粉將配比后的元素混合粉末在混料機中進行均勻混合；
(3) 加潤滑劑在混合粉末中加入潤滑劑，以減少壓制過程中粉末顆粒與顆粒之間、粉末顆粒與模壁之間的摩擦，提高粉末的流動性與填充性；(4)壓坯采用液壓機和成形模具，將合金粉末壓制成長方體塊 狀生坯。
從上述的步驟分析可知，現(xiàn)有的鎢合金粉末生坯制備工藝存在如
下不足
(1) 生坯厚度較大因薄板生坯脫模時易損壞，現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的 生板坯的厚度受到一定的限制，無法生產(chǎn)厚度在3毫米以下的薄板生 坯。
(2) 生坯密度較低受設(shè)備壓力和生坯面積的制約，現(xiàn)有技術(shù)生 產(chǎn)的生板坯的相對密度一般不超過50%。
(3) 生坯面積較小采用該工藝無法制得大面積的薄板生坯。
(4) 生產(chǎn)靈活性差要改變壓制生坯的尺寸，必須重新制作壓制 模具，生產(chǎn)靈活性較差。
(5) 后續(xù)加工困難現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的生板坯由于厚度較大，預燒 階段的脫脂不徹底，坯料內(nèi)部的雜質(zhì)元素、粉末表面氧化層以及人為 加入的有機黏結(jié)劑或潤滑劑難以通過加熱揮發(fā)和氫氣還原徹底去除， 導致燒結(jié)后材料的塑性較差，在后續(xù)的加工過程中易過早地產(chǎn)生加工 硬化并導致材料開裂，必須采用高溫下的大噸位壓力加工設(shè)備才能完 成，造成能耗高、成品率低、環(huán)境污染嚴重。
(6) 燒結(jié)密度不均由于鎢銅生坯采用液相燒結(jié)，且鎢和銅二者 互不相溶，因此厚坯料在燒結(jié)過程中易造成燒結(jié)坯料上下成分偏析。
因此，如何采用適當?shù)姆椒ㄖ苽浜线m的坯料，使其雜質(zhì)元素、粉 末表面氧化層以及人為加入的有機黏結(jié)劑或潤滑劑在高溫液相燒結(jié)前即徹底脫除或大部分脫除，燒結(jié)后坯料內(nèi)部成分分布均勻，將可克 服現(xiàn)有工藝的不足，而制備厚度較小、面積較大、密度較高的生板坯 是解決這些問題的理想途徑。
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供了一種高密度大面積超薄鎢 銅合金粉末生坯的制備方法，旨在消除現(xiàn)有工藝中存在的技術(shù)缺陷。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下步驟實現(xiàn)的
1. 配粉按擬制備合金材料的成分百分比要求，將鎢粉末和銅 粉末進行稱重配比，其中鎢元素含量為60-95%，銅元素含量為40-5%;
2. 混粉將配比后的元素混合粉末在混料機中進行1一8小時的 混合；
3. 制粒把小顆粒的混合粉末制成團粒，團粒粒度控制在 20-200fim;
4. 烘干把制好的粉末團粒放在烘箱中烘干，烘干溫度為80-120 °C，烘干時間為30-120分鐘；
5. 制坯采用粉末軋機，將制粒烘干后的合金粉末輥壓軋制成 0.5-1.5mm厚的薄板生坯，粉末軋制時軋輥壓力控制在5-15噸，軋 輥線速度為50-150mm/min，薄板生坯厚度可根據(jù)需要通過調(diào)整軋輥 間隙而自行調(diào)節(jié)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是生坯厚度可以很薄，因 為軋輥與粉末之間是近似線接觸，接觸面積較小，壓強大，制得的生 坯相對密度較高；生坯寬度和長度可根據(jù)需要任意裁剪，而不需要更 換模具，并可實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。生板坯的成品率高，不存在脫模損壞問題，可用于實際生產(chǎn)中。
下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細描述
本發(fā)明采用配粉、制粒和粉末軋制的方法制備高密度、大面積鎢 銅薄板生坯，其主要工藝步驟如下
1. 配粉按擬制備合金材料的成分百分比要求，將鎢粉末和銅 粉末進行稱重配比，其中鎢元素含量為60-95%，銅元素含量為40-5%;
2. 混粉將配比后的元素混合粉末在混料機中進行1一8小時的 充分均勻混合；
3. 制粒把小顆粒的混合粉末制成團粒，團粒粒度控制在 20-200)im;
4. 烘干把制好的粉末團粒放在烘箱中烘干，烘干溫度為80-120 。C，烘干時間為30-120分鐘；
5. 制坯采用粉末軋機，將制粒烘干后的合金粉末輥壓軋制成 0.5-1.5mm厚的薄板生坯，粉末軋制時軋輥壓力控制在5-15噸，軋 輥線速度為50-150mm/min，薄板生坯厚度可根據(jù)需要通過調(diào)整軋輥 間隙而自行調(diào)節(jié)。
本發(fā)明將混合均勻的合金粉末進行制粒，并采用粉末軋機代替油 壓機用于板坯制備，可使得板坯厚度大為減小、面積大為增加、相對 密度大為提高。
現(xiàn)有的鎢銅合金粉末生坯主要采用液壓制坯技術(shù)，該技術(shù)首先將 粉末均勻平鋪(粉末分布均勻性取決于工人操作水平)在陰模型腔內(nèi)， 然后將陽模放入并對其施加壓力，直至將粉末壓成塊狀坯料，再脫模取出。現(xiàn)有技術(shù)中由于模具與合金粉末間是面接觸，受液壓機壓力限 制，鎢銅合金生坯面積不能太大，否則合金粉末單位面積受到的壓力 就小，導致生坯密度太低而無法成形和脫模。其次，由于粉末與粉末 之間以及粉末與模腔內(nèi)壁之間存在有摩擦力，導致粉末不能充分流 動，將造成制得的粉末生坯密度不均。再者， 一次壓制鎢銅合金粉末 量亦不宜太少，生坯不能太薄，否則亦難以壓制成形和脫模。
本發(fā)明采用粉末軋機，將制粒烘干后的鎢銅合金粉末進行輥壓軋 制就可克服上述問題。因為鎢銅合金粉末和兩平行軋輥之間近似為線 接觸，在同樣壓制力量的情況下，合金粉末單位面積受到的壓力較大， 且軋輥連續(xù)轉(zhuǎn)動，粉末不斷供給，因此輥軋制坯除其寬度受軋輥寬度 的制約外，其長度可不受限制的連續(xù)生產(chǎn)。采用該技術(shù)可以生產(chǎn)出高 密度、大面積的超薄鎢銅合金生板坯。而設(shè)備采用粉末冶金行業(yè)用于 生產(chǎn)多孔板帶的常規(guī)粉末軋機即可。 實施例1:
1. 配粉按擬制備合金材料的成分百分比要求，將鎢粉末和銅 粉末進行稱重配比，其中鎢元素含量為85%,銅元素含量為15%;
2. 混粉將配比后的元素混合粉末在混料機中進行3小時的充 分均勻混合；
3. 制粒把小顆粒的混合粉末制成團粒，團粒粒度控制在50nm;
4. 烘干把制好的粉末團粒放在烘箱中烘干，烘干溫度為8(TC，
烘干時間為120分鐘；
5. 制坯采用粉末軋機，將制粒烘干后的合金粉末輥壓軋制成l.Omm厚的薄板生坯，軋輥壓力為8噸，軋輥線速度為120mm/min。 實施例2:
1. 配粉按擬制備合金材料的成分百分比要求，將鎢粉末和銅 粉末進行稱重配比，其中鎢元素含量為80%，銅元素含量為20%;
2. 混粉將配比后的元素混合粉末在混料機中進行5小時的充 分均勻混合；
3. 制粒把小顆粒的混合粉末制成團粒，團粒粒度控制在70pm;
4. 烘干把制好的粉末團粒放在烘箱中烘干，烘干溫度為120
°C，烘干時間為60分鐘；
5. 制坯采用粉末軋機，將制粒烘干后的合金粉末輥壓軋制成 1.2mm厚的薄板生坯，軋輥壓力為12噸，軋輥線速度為100mm/min。
實施例3:
1. 配粉按擬制備合金材料的成分百分比要求，將鎢粉末和銅
粉末進行稱重配比，其中鎢元素含量為75%，銅元素含量為25%;
2. 混粉將配比后的元素混合粉末在混料機中進行4小時的充 分均勻混合；
3. 制粒把小顆粒的混合粉末制成團粒，團粒粒度控制在lOO^un;
4. 烘干把制好的粉末團粒放在烘箱中烘干，烘干溫度為100 °C，烘干時間為90分鐘；
5. 制坯采用粉末軋機，將制粒烘干后的合金粉末輥壓軋制成 1.4mm厚的薄板生坯，軋輥壓力為15噸，軋輥線速度為80mm/min。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點-(1) 生板坯的厚度小、面積大、密度大。
(2) 生產(chǎn)周期短生產(chǎn)同樣數(shù)量的生板坯所用的時間是現(xiàn)有技術(shù) 所用時間的1/5。
(3) 成品率高可根據(jù)成品要求，靈活調(diào)整坯料尺寸，最大限度 地減少邊角料損耗，且坯料不良品和邊角料可直接回收再利用，原材 料利用率較高。
(4) 可用于工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1. 一種高密度大面積超薄鎢銅合金粉末生坯的制備方法，是通過以下步驟實現(xiàn)的(1). 配粉按擬制備合金材料的成分百分比要求，將鎢粉末和銅粉末進行稱重配比，其中鎢元素含量為60-95％，銅元素含量為40-5％；(2). 混粉將配比后的元素混合粉末在混料機中進行1—8小時的充分均勻混合；(3). 制粒把小顆粒的混合粉末制成團粒，團粒粒度控制在20-200μm；(4). 烘干把制好的粉末團粒放在烘箱中烘干，烘干溫度為80-120℃，烘干時間為30-120分鐘；(5). 制坯采用粉末軋機，將制粒烘干后的合金粉末輥壓軋制成0.5-1.5mm厚的薄板生坯，粉末軋制時軋輥壓力控制在5-15噸，軋輥線速度為50-150mm/min，薄板生坯厚度可根據(jù)需要通過調(diào)整軋輥間隙而自行調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高密度大面積超薄鎢銅合金粉末生坯的 制備方法，其中(1) .配粉按擬制備合金材料的成分百分比要求，將鎢粉末和 銅粉末進行稱重配比，其中鎢元素含量為85%，銅元素含量為15%;(2) .混粉將配比后的元素混合粉末在混料機中進行3小時的 充分均勻混合；(3) .制粒把小顆粒的混合粉末制成團粒，團粒粒度控制在(4) .烘干把制好的粉末團粒放在烘箱中烘干，烘干溫度為 80°C，烘干時間為120分鐘；(5) .制坯采用粉末軋機，將制粒烘干后的合金粉末輥壓軋制成1. 0咖厚的薄板生坯，軋輥壓力為8噸，軋輥線速度為120mm/min。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高密度大面積超薄鎢銅合金粉末生坯的 制備方法，其中-(1) .配粉按擬制備合金材料的成分百分比要求，將鎢粉末和 銅粉末進行稱重配比，其中鎢元素含量為80%，銅元素含量為20%;(2) .混粉將配比后的元素混合粉末在混料機中進行5小時的 充分均勻混合；(3) .制粒把小顆粒的混合粉末制成團粒，團粒粒度控制在(4) .烘干把制好的粉末團粒放在烘箱中烘干，烘干溫度為120°C，烘干時間為60分鐘；(5) .制坯采用粉末軋機，將制粒烘干后的合金粉末輥壓軋制 成1.2mm厚的薄板生坯，軋輥壓力為12噸，軋輥線速度為100mm/min。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高密度大面積超薄鎢銅合金粉末生坯的 制備方法，其中(1).配粉按擬制備合金材料的成分百分比要求，將鎢粉末和銅粉末進行稱重配比，其中鎢元素含量為75%，銅元素含量為25%;(2) .混粉將配比后的元素混合粉末在混料機中進行4小時的 充分均勻混合；(3) .制粒把小顆粒的混合粉末制成團粒，團粒粒度控制在 100,(4) .烘干把制好的粉末團粒放在烘箱中烘干，烘干溫度為IO(TC，烘干時間為90分鐘；(5) .制坯采用粉末軋機，將制粒烘干后的合金粉末輥壓軋制 成1.4mm厚的薄板生坯，軋輥壓力為15噸，軋輥線速度為80mm/min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高密度大面積超薄鎢銅合金粉末生坯的制備方法，是通過以下步驟實現(xiàn)的配粉按擬制備合金材料的成分百分比要求，將鎢粉末和銅粉末進行稱重配比，其中鎢元素含量為60-95％，銅元素含量為40-5％；混粉將配比后的元素混合粉末在混料機中進行1-8小時的充分均勻混合；制粒把小顆粒的混合粉末制成團粒，團粒粒度控制在20-200μm；烘干把制好的粉末團粒放在烘箱中烘干，烘干溫度為80-120℃，烘干時間為30-120分鐘；制坯采用粉末軋機，將制粒烘干后的合金粉末輥壓軋制成0.5-1.5mm厚的薄板生坯，粉末軋制時軋輥壓力控制在5-15噸，軋輥線速度為50-150mm/min；生坯厚度較薄，相對密度較高，寬度和長度可根據(jù)需要任意裁剪，而不需要更換模具，并可實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。
文檔編號B22F3/00GK101462168SQ20071017247
公開日2009年6月24日 申請日期2007年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月18日
發(fā)明者劉曉明, 周智耀, 朱玉斌, 寧 楊, 汪維金, 賀朝君 申請人:上海大學;上海六晶金屬科技有限公司