CN101462168A - 高密度大面积超薄钨铜合金粉末生坯的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高密度大面积超薄钨铜合金粉末生坯的制备方法，是通过以下步骤实现的：配粉：按拟制备合金材料的成分百分比要求，将钨粉末和铜粉末进行称重配比，其中钨元素含量为60－95％，铜元素含量为40－5％；混粉：将配比后的元素混合粉末在混料机中进行1－8小时的充分均匀混合；制粒：把小颗粒的混合粉末制成团粒，团粒粒度控制在20－200μm；烘干：把制好的粉末团粒放在烘箱中烘干，烘干温度为80－120℃，烘干时间为30－120分钟；制坯：采用粉末轧机，将制粒烘干后的合金粉末辊压轧制成0.5－1.5mm厚的薄板生坯，粉末轧制时轧辊压力控制在5－15吨，轧辊线速度为50－150mm/min；生坯厚度较薄，相对密度较高，宽度和长度可根据需要任意裁剪，而不需要更换模具，并可实现连续生产。

Description

高密度大面积超薄钨铜合金粉末生坯的制备方法

技术领域

本发明涉及一种钨合金粉末生坯，尤其涉及一种高密度、大面积、超薄钨铜合金粉末生坯的制备方法。

背景技术

钨铜合金材料尤其是薄板材料的可加工能力、材料质量和性能主要取决于钨铜合金粉末生坯的尺寸、质量和性能。如果钨铜合金粉末生坯厚度较大、面积较小、密度较低，则在随后的烧结过程中粉末表面氧化层、杂质及有机黏结剂难以去除彻底，烧结坯密度难以提高，无法再进行后续的压力加工。然而，如果能制得高密度、大面积超薄钨铜合金粉末生坯，则就可以解决上述问题，从而得到近全致密的且可进一步进行后续压力加工的烧结坯。因此，高密度、大面积超薄钨铜合金粉末生坯的制备将是获得优质钨铜合金薄板加工材料的关键。

现有的钨铜合金粉末生坯制备的主要工艺步骤如下：

(1)配粉：按拟制备合金材料的成分百分比要求，将钨及铜粉末进行称重配比；

(2)混粉：将配比后的元素混合粉末在混料机中进行均匀混合；

(3)加润滑剂：在混合粉末中加入润滑剂，以减少压制过程中粉末颗粒与颗粒之间、粉末颗粒与模壁之间的摩擦，提高粉末的流动性与填充性；

(4)压坯：采用液压机和成形模具，将合金粉末压制成长方体块状生坯。

从上述的步骤分析可知，现有的钨合金粉末生坯制备工艺存在如下不足：

(1)生坯厚度较大：因薄板生坯脱模时易损坏，现有技术生产的生板坯的厚度受到一定的限制，无法生产厚度在3毫米以下的薄板生坯。

(2)生坯密度较低：受设备压力和生坯面积的制约，现有技术生产的生板坯的相对密度一般不超过50％。

(3)生坯面积较小：采用该工艺无法制得大面积的薄板生坯。

(4)生产灵活性差：要改变压制生坯的尺寸，必须重新制作压制模具，生产灵活性较差。

(5)后续加工困难：现有技术生产的生板坯由于厚度较大，预烧阶段的脱脂不彻底，坯料内部的杂质元素、粉末表面氧化层以及人为加入的有机黏结剂或润滑剂难以通过加热挥发和氢气还原彻底去除，导致烧结后材料的塑性较差，在后续的加工过程中易过早地产生加工硬化并导致材料开裂，必须采用高温下的大吨位压力加工设备才能完成，造成能耗高、成品率低、环境污染严重。

(6)烧结密度不均：由于钨铜生坯采用液相烧结，且钨和铜二者互不相溶，因此厚坯料在烧结过程中易造成烧结坯料上下成分偏析。

因此，如何采用适当的方法制备合适的坯料，使其杂质元素、粉末表面氧化层以及人为加入的有机黏结剂或润滑剂在高温液相烧结前即彻底脱除或大部分脱除，烧结后坯料内部成分分布均匀，将可克服现有工艺的不足，而制备厚度较小、面积较大、密度较高的生板坯是解决这些问题的理想途径。

本发明需要解决的技术问题是提供了一种高密度大面积超薄钨铜合金粉末生坯的制备方法，旨在消除现有工艺中存在的技术缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下步骤实现的：

1.配粉：按拟制备合金材料的成分百分比要求，将钨粉末和铜粉末进行称重配比，其中钨元素含量为60-95％，铜元素含量为40-5％；

2.混粉：将配比后的元素混合粉末在混料机中进行1—8小时的混合；

3.制粒：把小颗粒的混合粉末制成团粒，团粒粒度控制在20-200μm；

4.烘干：把制好的粉末团粒放在烘箱中烘干，烘干温度为80-120℃，烘干时间为30-120分钟；

5.制坯：采用粉末轧机，将制粒烘干后的合金粉末辊压轧制成0.5-1.5mm厚的薄板生坯，粉末轧制时轧辊压力控制在5-15吨，轧辊线速度为50-150mm/min，薄板生坯厚度可根据需要通过调整轧辊间隙而自行调节。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：生坯厚度可以很薄，因为轧辊与粉末之间是近似线接触，接触面积较小，压强大，制得的生坯相对密度较高；生坯宽度和长度可根据需要任意裁剪，而不需要更换模具，并可实现连续生产。生板坯的成品率高，不存在脱模损坏问题，可用于实际生产中。

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

本发明采用配粉、制粒和粉末轧制的方法制备高密度、大面积钨铜薄板生坯，其主要工艺步骤如下：

1.配粉：按拟制备合金材料的成分百分比要求，将钨粉末和铜粉末进行称重配比，其中钨元素含量为60-95％，铜元素含量为40-5％；

2.混粉：将配比后的元素混合粉末在混料机中进行1—8小时的充分均匀混合；

3.制粒：把小颗粒的混合粉末制成团粒，团粒粒度控制在20-200μm；

4.烘干：把制好的粉末团粒放在烘箱中烘干，烘干温度为80-120℃，烘干时间为30-120分钟；

5.制坯：采用粉末轧机，将制粒烘干后的合金粉末辊压轧制成0.5-1.5mm厚的薄板生坯，粉末轧制时轧辊压力控制在5-15吨，轧辊线速度为50-150mm/min，薄板生坯厚度可根据需要通过调整轧辊间隙而自行调节。

本发明将混合均匀的合金粉末进行制粒，并采用粉末轧机代替油压机用于板坯制备，可使得板坯厚度大为减小、面积大为增加、相对密度大为提高。

现有的钨铜合金粉末生坯主要采用液压制坯技术，该技术首先将粉末均匀平铺(粉末分布均匀性取决于工人操作水平)在阴模型腔内，然后将阳模放入并对其施加压力，直至将粉末压成块状坯料，再脱模取出。现有技术中由于模具与合金粉末间是面接触，受液压机压力限制，钨铜合金生坯面积不能太大，否则合金粉末单位面积受到的压力就小，导致生坯密度太低而无法成形和脱模。其次，由于粉末与粉末之间以及粉末与模腔内壁之间存在有摩擦力，导致粉末不能充分流动，将造成制得的粉末生坯密度不均。再者，一次压制钨铜合金粉末量亦不宜太少，生坯不能太薄，否则亦难以压制成形和脱模。

本发明采用粉末轧机，将制粒烘干后的钨铜合金粉末进行辊压轧制就可克服上述问题。因为钨铜合金粉末和两平行轧辊之间近似为线接触，在同样压制力量的情况下，合金粉末单位面积受到的压力较大，且轧辊连续转动，粉末不断供给，因此辊轧制坯除其宽度受轧辊宽度的制约外，其长度可不受限制的连续生产。采用该技术可以生产出高密度、大面积的超薄钨铜合金生板坯。而设备采用粉末冶金行业用于生产多孔板带的常规粉末轧机即可。

实施例1：

1.配粉：按拟制备合金材料的成分百分比要求，将钨粉末和铜粉末进行称重配比，其中钨元素含量为85％，铜元素含量为15％；

2.混粉：将配比后的元素混合粉末在混料机中进行3小时的充分均匀混合；

3.制粒：把小颗粒的混合粉末制成团粒，团粒粒度控制在50μm；

4.烘干：把制好的粉末团粒放在烘箱中烘干，烘干温度为80℃，烘干时间为120分钟；

5.制坯：采用粉末轧机，将制粒烘干后的合金粉末辊压轧制成1.0mm厚的薄板生坯，轧辊压力为8吨，轧辊线速度为120mm/min。

实施例2：

1.配粉：按拟制备合金材料的成分百分比要求，将钨粉末和铜粉末进行称重配比，其中钨元素含量为80％，铜元素含量为20％；

2.混粉：将配比后的元素混合粉末在混料机中进行5小时的充分均匀混合；

3.制粒：把小颗粒的混合粉末制成团粒，团粒粒度控制在70μm；

4.烘干：把制好的粉末团粒放在烘箱中烘干，烘干温度为120℃，烘干时间为60分钟；

5.制坯：采用粉末轧机，将制粒烘干后的合金粉末辊压轧制成1.2mm厚的薄板生坯，轧辊压力为12吨，轧辊线速度为100mm/min。

实施例3：

1.配粉：按拟制备合金材料的成分百分比要求，将钨粉末和铜粉末进行称重配比，其中钨元素含量为75％，铜元素含量为25％；

2.混粉：将配比后的元素混合粉末在混料机中进行4小时的充分均匀混合；

3.制粒：把小颗粒的混合粉末制成团粒，团粒粒度控制在100μm；

4.烘干：把制好的粉末团粒放在烘箱中烘干，烘干温度为100℃，烘干时间为90分钟；

5.制坯：采用粉末轧机，将制粒烘干后的合金粉末辊压轧制成1.4mm厚的薄板生坯，轧辊压力为15吨，轧辊线速度为80mm/min。

与现有技术相比，本发明的优点：

(1)生板坯的厚度小、面积大、密度大。

(2)生产周期短：生产同样数量的生板坯所用的时间是现有技术所用时间的1/5。

(3)成品率高：可根据成品要求，灵活调整坯料尺寸，最大限度地减少边角料损耗，且坯料不良品和边角料可直接回收再利用，原材料利用率较高。

(4)可用于工业化连续生产。

Claims (4)

1.一种高密度大面积超薄钨铜合金粉末生坯的制备方法，是通过以下步骤实现的：

(1).配粉：按拟制备合金材料的成分百分比要求，将钨粉末和铜粉末进行称重配比，其中钨元素含量为60-95％，铜元素含量为40-5％；

(2).混粉：将配比后的元素混合粉末在混料机中进行1—8小时的充分均匀混合；

(3).制粒：把小颗粒的混合粉末制成团粒，团粒粒度控制在20-200μm；

(4).烘干：把制好的粉末团粒放在烘箱中烘干，烘干温度为80-120℃，烘干时间为30-120分钟；

(5).制坯：采用粉末轧机，将制粒烘干后的合金粉末辊压轧制成0.5-1.5mm厚的薄板生坯，粉末轧制时轧辊压力控制在5-15吨，轧辊线速度为50-150mm/min，薄板生坯厚度可根据需要通过调整轧辊间隙而自行调节。

2.根据权利要求1所述的高密度大面积超薄钨铜合金粉末生坯的制备方法，其中：

(1).配粉：按拟制备合金材料的成分百分比要求，将钨粉末和铜粉末进行称重配比，其中钨元素含量为85％，铜元素含量为15％；

(2).混粉：将配比后的元素混合粉末在混料机中进行3小时的充分均匀混合；

(3).制粒：把小颗粒的混合粉末制成团粒，团粒粒度控制在50μm；

(4).烘干：把制好的粉末团粒放在烘箱中烘干，烘干温度为80℃，烘干时间为120分钟；

(5).制坯：采用粉末轧机，将制粒烘干后的合金粉末辊压轧制成1.0mm厚的薄板生坯，轧辊压力为8吨，轧辊线速度为120mm/min。

3.根据权利要求1所述的高密度大面积超薄钨铜合金粉末生坯的制备方法，其中：

(1).配粉：按拟制备合金材料的成分百分比要求，将钨粉末和铜粉末进行称重配比，其中钨元素含量为80％，铜元素含量为20％；

(2).混粉：将配比后的元素混合粉末在混料机中进行5小时的充分均匀混合；

(3).制粒：把小颗粒的混合粉末制成团粒，团粒粒度控制在70μm；

(4).烘干：把制好的粉末团粒放在烘箱中烘干，烘干温度为120℃，烘干时间为60分钟；

(5).制坯：采用粉末轧机，将制粒烘干后的合金粉末辊压轧制成1.2mm厚的薄板生坯，轧辊压力为12吨，轧辊线速度为100mm/min。

4.根据权利要求1所述的高密度大面积超薄钨铜合金粉末生坯的制备方法，其中：

(1).配粉：按拟制备合金材料的成分百分比要求，将钨粉末和铜粉末进行称重配比，其中钨元素含量为75％，铜元素含量为25％；

(2).混粉：将配比后的元素混合粉末在混料机中进行4小时的充分均匀混合；

(3).制粒：把小颗粒的混合粉末制成团粒，团粒粒度控制在100μm；

(4).烘干：把制好的粉末团粒放在烘箱中烘干，烘干温度为100℃，烘干时间为90分钟；

(5).制坯：采用粉末轧机，将制粒烘干后的合金粉末辊压轧制成1.4mm厚的薄板生坯，轧辊压力为15吨，轧辊线速度为80mm/min。