CN101279368B - 丝材挤压机及利用该挤压机制备钨铜合金丝材的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种丝材挤压机及利用该挤压机制备钨铜合金丝材的方法，该方法按以下步骤进行，配料：先按重量百分比分别称取铜粉、钨粉、镍粉，再另外称取乙醇，并将四种配料共同机械混合；掺胶：再另外称取丁钠橡胶-溶剂汽油溶液，添加到前步所得的混合料中，混合均匀后过筛；挤压成型：利用丝材挤压机进行挤压，即得到所需丝材的坯料，再根据需要自行截取长度；烧结(烧结溶渗)：将前步所制丝材的坯料放在石墨舟中，周围加高纯氧化铝填料，同时添加补缩铜，进行高温烧结成型即得。本发明的丝材挤压机结构简单，工艺方法简单，操作方便，制作成本降低，同时还具有产品的性能稳定、质量高、成品率高的优点。

Description

丝材挤压机及利用该挤压机制备钨铜合金丝材的方法

技术领域

本发明属于电工材料及其装备制造技术领域，具体涉及一种丝材挤压机，还涉及利用该丝材挤压机制备钨铜合金丝材的方法。

背景技术

钨铜合金因良好的导电、导热及抗电弧腐蚀的性能被广泛用做电极材料、电子封装和电触头材料，其在用作电极时，常常要求直径在3mm左右，长度越长越好。现有技术中，钨铜合金丝材的制备有两种方法，一是采用冷等静压设备压制成数倍于要求的棒材，然后烧结成型再进行机械加工；一是采用模压成棒材，烧结成型后在旋锻机上逐级旋锻，最后获得所需要的合金丝材。目前由于钨铜合金是一种假合金，再加上钨的高硬度、高熔点，使其难以采用同致密材料一样拉拔或锻造加工成丝材或线材，机械加工虽然可以，但工艺复杂，制作成本太高，工业上难以承担。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种丝材挤压机，实现结构简单，操作方便。

本发明的另一目的是提供一种利用该丝材挤压机制备钨铜合金丝材的方法，解决了现有技术制备细长类钨铜材料工艺复杂，制作成本高的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种丝材挤压机，包括挤压筒，挤压筒的一端处设置有一与挤压筒内腔相通的料斗，挤压筒的另一端头处设置有压板，挤压筒内、靠近压板处设置有挤压嘴；挤压筒内伸入一根由外部驱动装置控制转动的挤压螺杆，所述挤压螺杆的外圆周表面上开有螺旋挤压槽，并且该螺旋挤压槽的螺旋行进方向为由进料口向挤压嘴，所述压板的中部、与挤压螺杆转动轴线对应处开有挤压孔，所述的挤压嘴由沿挤压螺杆转动轴线处对称设置的两部分组成，并且该两部分与挤压螺杆转动轴线对应处留有空隙。

本发明所采用的另一技术方案是，利用上述的丝材挤压机制备钨铜合金丝材的方法，该方法按以下步骤进行，

步骤1，配料：

按重量百分比分别称取2.3％～41.2％的铜粉、58.7％～97.6％的钨粉、0.05％～0.15％的镍粉，上述铜粉、钨粉和镍粉的总重量为100％；再称取占上述铜粉、钨粉和镍粉总重量0.5％～1.5％的百分比毫升乙醇，并将四种配料共同机械混合6～20小时，

步骤2，掺胶：

称取按上述铜粉、钨粉和镍粉总重量8％～12％的百分比毫升，并且浓度为55％～65％的丁钠橡胶-溶剂汽油溶液，添加到步骤1所得的混合料中，阴半干，混合均匀后过40～60目筛子，得到粉粒，

步骤3，挤压成型：

采用一丝材挤压机，该丝材挤压机包括挤压筒，挤压筒的一端处设置有一与挤压筒内腔相通的料斗，挤压筒的另一端头处设置有压板，挤压筒内、靠近压板处设置有挤压嘴；挤压筒内伸入一根由外部驱动装置控制转动的挤压螺杆，所述挤压螺杆的外圆周表面上开有螺旋挤压槽，并且该螺旋挤压槽的螺旋行进方向为由进料口向挤压嘴，所述压板的中部、与挤压螺杆转动轴线对应处开有挤压孔，所述的挤压嘴由沿挤压螺杆转动轴线处对称设置的两部分组成，并且该两部分与挤压螺杆转动轴线对应处留有空隙，根据所需丝材直径选择相应内径挤压孔的压板，并装于挤压筒上，将步骤2所制粉粒倒入料斗，粉粒流入挤压腔中，并进入挤压螺杆的螺旋挤压槽中，挤压螺杆在外力的带动下转动，将粉粒沿螺旋行进方向朝挤压嘴一端挤压，粉粒从挤压孔挤出，得到所需丝材的坯料，再根据需要自行截取长度；

步骤4，烧结：

将步骤3所制丝材的坯料摆放在石墨舟中，周围加高纯氧化铝填料，同时按上述铜粉、钨粉和镍粉总重量另添加12％～18％的补缩铜，同时放入高温保护气氛烧结炉内，控制温度1350±5℃～1400±5℃，保温2～2.5小时进行烧结成型，即得。

本发明的优异效果是所用装置结构简单，操作方便，整个制备工艺简单，制作成本降低，同时还具有产品性能稳定、质量高、成品率高的优点。

附图说明

图1是本发明方法中所使用的丝材挤压机的结构示意图。

图中，1、挤压筒，2、料斗，3、挤压嘴，4、轴承，5、传动轴，6、压板，7、挤压螺杆，8、挤压孔，9、挤压腔，10、螺旋挤压槽，11、槽沿。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

图1为本发明方法中所使用的丝材挤压机实施例的结构示意图，包括挤压筒1，挤压筒1一端设置有料斗2，挤压筒1的内部是一挤压腔9，挤压腔9与料斗2连通，挤压腔9的另一端开口并连接有压板6，压板6开有一个挤压孔8，挤压孔8的口径大小根据需要可以有各种尺寸，丝材挤压机工作时，可以根据要制作的电极丝材直径选用不同口径的压板6，压板6的内侧连接有挤压嘴3，挤压腔9内的另一端安装有轴承4，挤压腔9中设置有一挤压螺杆7，挤压螺杆7的一端设置有传动轴5，传动轴5穿过轴承4并穿出挤压腔9，挤压螺杆7的圆柱表面设置有螺旋挤压槽10，并且该螺旋挤压槽10的螺旋行进方向为由进料口向挤压嘴3，螺旋挤压槽10的槽沿11的外径与挤压腔9的内径符合滑动公差的配合，挤压螺杆7可以在挤压腔9中旋转时，既保证螺旋挤压槽10中的物料向前挤压，又能保证螺旋挤压槽10的槽沿11与挤压腔9的内表面仅仅是滑动摩擦(不发生接触而摩擦)。

挤压嘴3的轴线方向开有一与挤压孔8同轴的喇叭形的通道，并与挤压孔8连通。

轴承4设置在挤压筒1内，保证传动轴5和挤压螺杆7稳定地旋转。

丝材挤压机工作时，物料从料斗2进入挤压筒1内，并进入挤压螺杆7的螺旋挤压槽10中，传动轴5带动挤压螺杆7转动，挤压螺杆7沿旋转方向将螺旋挤压槽10中的物料向挤压嘴3一端挤压，物料从压板6的挤压孔8挤出得到丝材毛坯。挤压孔8的内径设置为1～3mm。

实施例1

制取直径为3毫米，长度300毫米，重量百分数分别为70和30的钨铜合金W70Cu30的电极丝材。

步骤1，将粒径为200目的铜粉、粒径为6μm的钨粉和镍粉以及添加的乙醇按下述重量份配制，铜、钨和镍粉的总重量为47克，并将四种配料共同机械混合6小时。

铜粉(17.6％)  8.272克     钨粉(82.3％) 38.681克

镍粉(0.1％)   0.047克     乙醇(1％)    0.47毫升

步骤2，将步骤1所得的混合料再添加浓度为55％丁钠橡胶-溶剂汽油溶液10％毫升即4.7毫升，阴半干，混合均匀过40目筛子得到粉粒；

步骤3，在丝材挤压机中装上内径为3毫米的压板6，将步骤2所制粉粒倒入料斗2中，开动挤压设备，从挤压孔8挤出的坯料截取长度为310毫米，即可得到所需丝材的坯料；

步骤4，将上述坯料依次留5mm的间距轻轻摆放在平坦的石墨舟中，周围加高纯氧化铝填料，同时在坯料的两端(铜块放置一定要与坯料接触)共添加8.46克，占步骤1铜、钨和镍粉的总重量的18％，一起放入高温保护氢气烧结炉内，控制温度1380±5℃，保温2.5小时进行烧结成型即得。

最后将烧结好的直径约3.4毫米，长310毫米的细棒在无心外圆磨床上磨削至直径3毫米，表面达到1.6光洁度的丝材即可。

实施例2

制取直径为2毫米，长度为300毫米，重量百分数分别为85和15的钨铜合金W85Cu15的电极丝材。

步骤1，将粒径为250目的铜粉、粒径为8μm的钨粉和镍粉以及添加的乙醇按下述重量份配制，铜、钨和镍粉的总重量为31克，并将四种配料共同机械混合6小时。

铜粉(2.3％)  0.713克      钨粉(97.6％)  0.256克

镍粉(0.1％)  0.031克      乙醇(1％)     0.31毫升

步骤2，将步骤1所得的混合料再添加浓度为65％丁钠橡胶-溶剂汽油溶液8％毫升即2.48毫升，阴半干，混合均匀过60目筛子得到粉粒；

步骤3，在丝材挤压机中装上内径为2毫米的压板6，将步骤2所制粉粒倒入料斗2中，开动挤压设备，从挤压孔8挤出的坯料截取长度为310毫米，即可得到所需丝材的坯料；

步骤4，将上述坯料依次留6mm的间距轻轻摆放在平坦的石墨舟中，周围加高纯氧化铝填料，同时在坯料的两端添加补缩纯铜共4.65克，占步骤1铜、钨和镍粉的总重量的15％，一起放入高温保护气氛氮气烧结炉内，控制温度1350±5℃，保温2小时进行烧结成型即得。

最后将烧结好的直径约2.3毫米，长310毫米的细棒在无心外圆磨床上磨削至直径2毫米，表面达到1.6光洁度的丝材即可。

实施例3

制取直径为3毫米，长度400毫米，重量百分数分别为80和20的钨铜合金为W80Cu20的电极丝材。

步骤1，将粒径为220目的铜粉、粒径为7μm的钨粉和镍粉以及添加的乙醇按下述重量份配制，铜、钨和镍粉的总重量为67克，并将四种配料共同机械混合10小时。

铜粉(5.75％)  3.8525克    钨粉(94.1％)  63.047克

镍粉(0.15％)  0335克      乙醇(0.5％)   35毫升

步骤2，将步骤1所得的混合料再添加浓度为60％丁钠橡胶-溶剂汽油溶液9％毫升即6.03毫升，阴半干，混合均匀过40目筛子得到粉粒；

步骤3，在丝材挤压机中装上内径为3毫米的压板6，将步骤2所制粉粒倒入料斗2中，开动挤压设备，从挤压孔8挤出的坯料截取长度为410毫米，即可得到所需丝材的坯料；

步骤4，将上述坯料依次留5mm的间距轻轻摆放在平坦的石墨舟中，周围加高纯氧化铝填料，同时在坯料的两端添加补缩纯铜共11.04克，占步骤1铜、钨和镍粉的总重量的16.5％，一起放入高温保护气氛氢气烧结炉内，控制温度1400±5℃，保温2.2小时进行烧结成型即得。

最后将烧结好的直径约3.4毫米，长410毫米的细棒在无心外圆磨床上磨削至直径3毫米，表面达到1.6光洁度的丝材即可。

实施例4

制取直径为3毫米，长度500毫米，重量百分数分别为60和40的钨铜合金W60Cu40的电极丝材。

步骤1，将粒径为200目的铜粉、粒径为6μm的钨粉和镍粉以及添加的乙醇按下述重量份配制，铜、钨和镍粉的总重量为72克，并将四种配料共同机械混合15小时。

铜粉(29.4％)  21.168克    钨粉(70.55％)  50.796克

镍粉(0.05％)  0.036克     乙醇(1.5％)  1.08毫升

步骤2，将步骤1所得的混合料再添加浓度为55％丁钠橡胶-溶剂汽油溶液10％毫升即7.2毫升，阴半干，混合均匀过60目筛子得到粉粒；

步骤3，在丝材挤压机中装上内径为3毫米的压板6，将步骤2所制粉粒倒入料斗2中，开动挤压设备，从挤压孔8挤出的坯料截取长度为510毫米，即可得到所需丝材的坯料；

步骤4，将上述坯料依次留4mm的间距轻轻摆放在平坦的石墨舟中，周围加高纯氧化铝填料，同时在坯料的两端添加补缩纯铜共13克，占步骤1铜、钨和镍粉的总重量的18％，一起放入高温保护气氛氢气烧结炉内，控制温度1360±5℃，保温2小时进行烧结成型即得。

最后将烧结好的直径约3.4毫米，长510毫米的细棒在无心外圆磨床上磨削至直径3毫米，表面达到1.6光洁度的丝材即可。

实施例5

制取直径为3毫米，长度400毫米，重量百分数分别为50和50的钨铜合金为W50Cu50的电极丝材。

步骤1，将粒径为250目的铜粉、粒径为8μm的钨粉和镍粉以及添加的乙醇按下述重量份配制，铜、钨和镍粉的总重量为60克，并将四种配料共同机械混合20小时，

铜粉(41.2％)  24.72克    钨粉(58.7％)  35.22克

镍粉(0.1％)   0.06克     乙醇(1％)     0.6毫升

步骤2，将步骤1所得的混合料再添加浓度为60％丁钠橡胶-溶剂汽油溶液12％毫升即7.2毫升，阴半干，混合均匀过40目筛子得到粉粒；

步骤3，在丝材挤压机中装上内径为3毫米的压板6，将步骤2所制粉粒倒入料斗2中，开动挤压设备，从挤压孔8挤出的坯料截取长度为510毫米，即可得到所需丝材的坯料；

步骤4，将上述坯料依次留5mm的间距轻轻摆放在平坦的石墨舟中，周围加高纯氧化铝填料，同时在坯料的两端添加补缩纯铜共7.2克，占步骤1铜、钨和镍粉的总重量的12％，一起放入高温保护气氛氮气烧结炉内，控制温度1350±5℃，保温2.5小时进行烧结成型即得。

最后将烧结好的直径约3.4毫米，长410毫米的细棒在无心外圆磨床上磨削至直径3毫米，表面达到1.6光洁度的丝材即可。

下表列出了本发明与其他技术方法制备的直径3毫米、长度300毫米，成份为W80Cu20的合金丝材的有关性能指标比较表。

制备方法	抗拉强度MPa	密度g/cm3	导电度IACS	材料利用率	长度
						本发明	＞300	≥15.1	≥38％	≥95％	不受限制

机械加工	＞300	≥15.1	≥34％	≥30％	受限制
						旋锻技术	＞350	≥15.5	≥30％	≥85％	受限制

本发明的方法能够制备各种直径的丝材，长度不限，产品的性能稳定、质量高、成本低，整个制备过程操作简单，成品率高。

Claims (1)

1.一种利用丝材挤压机制备钨铜合金丝材的方法，其特征在于，该方法按以下步骤进行，

步骤1，配料：

按重量百分比分别称取2.3％～41.2％的铜粉、58.7％～97.6％的钨粉、0.05％～0.15％的镍粉，上述铜粉、钨粉和镍粉的总重量为100％；再称取占上述铜粉、钨粉和镍粉总重量0.5％～1.5％的百分比毫升乙醇，并将四种配料共同机械混合6～20小时，

步骤2，掺胶：

称取按上述铜粉、钨粉和镍粉总重量8％～12％的百分比毫升，并且浓度为55％～65％的丁钠橡胶-溶剂汽油溶液，添加到步骤1所得的混合料中，阴半干，混合均匀后过40～60目筛子，得到粉粒，

步骤3，挤压成型：

采用一丝材挤压机，该丝材挤压机包括挤压筒(1)，挤压筒(1)的一端处设置有一与挤压筒(1)内腔相通的料斗(2)，挤压筒(1)的另一端头处设置有压板(6)，挤压筒(1)内、靠近压板(6)处设置有挤压嘴(3)，挤压筒(1)内伸入一根由外部驱动装置控制转动的挤压螺杆(7)，所述挤压螺杆(7)的外圆周表面上开有螺旋挤压槽(10)，并且该螺旋挤压槽(10)的螺旋行进方向为由进料口向挤压嘴(3)，所述压板(6)的中部、与挤压螺杆(7)转动轴线对应处开有挤压孔(8)，所述挤压孔(8)的内径为1～3mm；所述的挤压嘴(3)由沿挤压螺杆(7)转动轴线处对称设置的两部分组成，并且该两部分与挤压螺杆(7)转动轴线对应处留有空隙，

根据所需丝材直径选择相应内径挤压孔(8)的压板(6)，并装于挤压筒(1)上，将步骤2所制粉粒倒入料斗(2)，粉粒流入挤压腔(9)中，并进入挤压螺杆(7)的螺旋挤压槽(10)中，挤压螺杆(7)在外力的带动下转动，将粉粒沿螺旋行进方向朝挤压嘴(3)一端挤压，粉粒从挤压孔(8)挤出，得到所需丝材的坯料，再根据需要自行截取长度；

步骤4，烧结：

将步骤3所制丝材的坯料摆放在石墨舟中，周围加高纯氧化铝填料，再按上述铜粉、钨粉和镍粉总重量另称量12％～18％的补缩铜，将该补缩铜设置在坯料的两端，同时放入高温保护气氛烧结炉内，控制温度1350℃～1400℃，保温2～2.5小时进行烧结成型，即得。