CN104096837A - 一种铜钨合金粉末的工业化生产方法 - Google Patents

Abstract

一种铜钨合金粉末的工业化生产方法。属于合金制造领域。它解决了现有的铜钨合金粉末的生产方法只限于实验室生产的问题。该方法具体步骤：（一）按重量份数比取9~15份的钨粉，用NaHO溶液清洗后用去离子水清洗，再用HCI溶液清洗后用去离子水清洗；（二）向反应釜中加入3~6份的乙二胺四乙酸二钠和8~12份的酒石酸钾，然后加入2~4份的硫酸铜及1~3份的氢氧化钠；然后加入步骤（一）中得到的钨粉及2~4份的甲醛，通入压缩空气至溶液澄清；（三）将溶液倒出得到铜包钨复合粉末，用去离子水清洗后进行烘干；（四）将烘干后的铜包钨复合粉末在氢气炉中还原，即得到铜钨合金粉末。该方法实现了铜钨合金粉末的工业化生产。

Description

一种铜钨合金粉末的工业化生产方法

技术领域

本发明属于合金制造领域，具体涉及一种铜钨合金粉末的生产方法。

背景技术

射孔弹是一种原理参照反装甲的聚能破甲弹，作用是射开套管和地层，形成地层流体进入井筒的通道。在深穿透射孔弹粉末罩配方中，加入铜钨合金粉末能够显著提高射孔弹的穿深作用，进而可大大提高射孔弹的穿透性能。目前，国内的铜钨合金粉末的生产方法主要是混合制备技术，且仅局限在实验室，一直无法实现工业化批量生产。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的铜钨合金粉末的生产方法只限于实验室生产的问题，而提供一种铜钨合金粉末的工业化生产方法。

该铜钨合金粉末的工业化生产方法的具体步骤如下：

（一）按重量份数比取9~15份的钨粉，过200目筛，用0.2~0.5份浓度为5~10%的NaHO溶液清洗3~7分钟，然后倒掉溶液，用去离子水清洗2~6遍，再用浓度为 6~15%的HCI溶液清洗3~7分钟，然后倒掉溶液，用去离子水清洗2~5遍，得到清洗后的钨粉；

（二）按重量份数比向35~50℃的反应釜中加入3~6份的乙二胺四乙酸二钠和8~12份的酒石酸钾，反应釜运行3~7分钟，然后加入2~4份的硫酸铜及1~3份的氢氧化钠；然后加入步骤（一）中得到的钨粉及2~4份的甲醛，并开始通入压缩空气，直至溶液澄清；

（三）将反应釜内溶液倒出，得到铜包钨复合粉末，用去离子水清洗铜包钨复合粉末2~5次，然后进行烘干；

（四）将烘干后的铜包钨复合粉末在400~600℃氢气炉中还原1~1.5小时 ，即得到铜钨合金粉末。

本发明具有如下有益效果：

该铜钨合金粉末的工业化生产方法能够实包覆过程精确控制，采用该方法生产出的铜钨合金粉末的铜可均匀地包覆在钨颗粒表面，并且铜含量(wt. %)能够达到5~20%，铜钨合金粉末的粒度分布在20~80μm。该方法能够实现一次生产1t以上的铜钨合金粉末的生产量，实现了铜钨合金粉末的工业化生产。使用该铜钨合金粉末生产出的射孔弹的穿深性能比使用普通粉材的射孔弹的穿深性能提高15~20%。

图1为本发明采用的用于制备铜钨合金粉末的反应釜的结构示意图；

图2为反应釜滚桶部分结构示意图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为底座的结构示意图；

图5为盖板的结构示意图。

1—水浴箱；2—加热器；3—底座；4—滚桶；5—搅动板；6—下转轴；7—支架；8—上转轴；9—电机；10—支座；11—电控柜；12—盖板。

具体实施方式

具体实施方式一：取900kg的钨粉，过200目筛，用20kg的浓度为5%的NaHO溶液清洗3分钟，然后倒掉溶液，用去离子水清洗2遍，再用浓度为 6%的HCI溶液清洗3分钟，然后倒掉溶液，用去离子水清洗2遍，得到清洗后的钨粉；（二）向35℃的反应釜中加入300kg的乙二胺四乙酸二钠和800kg的酒石酸钾，反应釜运行3分钟，然后加入200kg的硫酸铜及100kg的氢氧化钠；然后加入步骤（一）中得到的钨粉及200份的甲醛，并开始通入压缩空气，直至溶液澄清；（三）将反应釜内溶液倒出，得到铜包钨复合粉末，用去离子水清洗铜包钨复合粉末2次，然后进行烘干；（四）将烘干后的铜包钨复合粉末在400℃氢气炉中还原1小时，即得到铜钨合金粉末。

本实施方式可采用专用于铜钨合金制备的专用反应釜，如图1至图5所示，该反应釜包括水浴箱1，水浴箱1内固定有带有温度传感器的加热器2，其中，加热器2可采用功率为2KW的加热管，温度传感器可采用昌晖自动化仪表有限公司生产的型号为MCT80Y的温度传感器，采用上述结构，加热器2能够对水浴箱1进行加热并保持恒温，进而保证铜钨合金制备过程中的温度恒定，有利于反应的顺利进行以及产率的提高。水浴箱1的底部固定有底座3，底座3上开有倾斜的、底部为弧形的凹槽；还包括滚桶4，滚桶4内底部固定有若干搅动板5，搅动板5可以等间距固定在滚桶4的底部且与滚桶4底部相垂直，相邻两个搅动板5之间的夹角相同，也可以每个搅动板5的延长面均通过滚桶4的中轴线，采用上述结构，滚桶4内设计的特殊的搅动板5能够有效提高钨粉在镀液中的分散性，进而可使施镀更均匀。滚桶4的外底部中心处固定有下转轴6，下转轴6的末端放置于底座3上的凹槽内，由于凹槽设计为倾斜的、底部为弧形结构，因而下转轴6的侧壁可以与凹槽有较大的贴合面，该结构既可使凹槽能够为下转轴6提供支撑，又能够保证下转轴6能够在凹槽内自由转动。滚桶4的桶口处固定有支架7，支架7的中心处固定有上转轴8，下转轴6、上转轴8及滚桶4同轴，滚桶4的中轴线与水浴箱1的底部成锐角，即滚桶4倾斜一定的角度，从而可以使滚桶4接近2/3的部分能够浸入在水浴箱1内的水里。上转轴8的末端连接有电机9，即上转轴8与电机9的输出轴相固定，电机9上固定有支座10，支座10放置在水浴箱1的箱口处，其中，电机9可采用广东省肇庆市肇达电机有限公司生产的型号为YS7134-550W的三相异步电动机，减速机可采用上海宙义机械设备有限公司生产的型号为WPDS-60的转速为60转/分钟的单级减速机，采用上述结构，当电机9启动时，滚桶4也能够随之转动。由于下转轴6是放置在底座3上的凹槽内，支座10也是放置在水浴箱1的箱口处，因而，当操作人员需要倾倒滚桶4内的液体或物料时，只需将滚桶4连同电机9整体吊起即可，大大方便了操作，便于工业化生产。水浴箱1的外侧连接有电控柜11，电控柜11内设置有电机控制器及水温控制器，其中，水温控制器可采用湖南奥博森电器有限公司生产的型号为XMTD-2002的控温仪表，电机控制器与电机9相连接，水温控制器与加热器2相连接，采用上述结构，电控柜11可方便操作人员控制水温及开关电机9。其中，电机控制器、水温控制器及带有温度传感器的加热器2均可采用现有的仪器。所述的水浴箱1的箱口处连接有盖板12，盖板12的边缘形状可与水浴箱的箱口边缘及滚桶4所在水浴箱箱口平面的横断面的边缘形状相适合，以最大限度地保证水蒸气最少的溢出，采用上述结构，盖板12能够有效防止生产过程中水蒸气的大量逸出，进而可有效避免水蒸气对厂房钢架结构及内部设施的腐蚀。

本实施方式能够实包覆过程精确控制，生产出的铜钨合金粉末的铜可均匀地包覆在钨颗粒表面，并且铜含量(wt. %)能够达到8%，铜钨合金粉末的粒度分布在55~80μm，并且实现了铜钨合金粉末的工业化生产。使用该铜钨合金粉末生产出的射孔弹的穿深性能比使用普通粉材的射孔弹的穿深性能提高15%。

具体实施方式二：取1500kg的钨粉，过200目筛，用50kg浓度为10%的NaHO溶液清洗7分钟，然后倒掉溶液，用去离子水清洗6遍，再用浓度为 15%的HCI溶液清洗7分钟，然后倒掉溶液，用去离子水清洗5遍，得到清洗后的钨粉；（二）向50℃的反应釜中加入600kg的乙二胺四乙酸二钠和1200kg的酒石酸钾，反应釜运行7分钟，然后加入400kg的硫酸铜及300kg的氢氧化钠；然后加入步骤（一）中得到的钨粉及400kg的甲醛，并开始通入压缩空气，直至溶液澄清；（三）将反应釜内溶液倒出，得到铜包钨复合粉末，用去离子水清洗铜包钨复合粉末5次，然后进行烘干；（四）将烘干后的铜包钨复合粉末在600℃氢气炉中还原1.5小时，即得到铜钨合金粉末。本实施方式可采用具体实施方式一中的反应釜。

本实施方式能够实包覆过程精确控制，生产出的铜钨合金粉末的铜可均匀地包覆在钨颗粒表面，并且铜含量(wt. %)能够达到14%，铜钨合金粉末的粒度分布在25~ 40μm，并且实现了铜钨合金粉末的工业化生产。使用该铜钨合金粉末生产出的射孔弹的穿深性能比使用普通粉材的射孔弹的穿深性能提高18%。

具体实施方式三：取1100kg的钨粉，过200目筛，用40kg浓度为8%的NaHO溶液清洗5分钟，然后倒掉溶液，用去离子水清洗4遍，再用浓度为 8%的HCI溶液清洗5分钟，然后倒掉溶液，用去离子水清洗4遍，得到清洗后的钨粉；（二）向45℃的反应釜中加入500kg的乙二胺四乙酸二钠和1000kg的酒石酸钾，反应釜运行5分钟，然后加入300kg的硫酸铜及200kg的氢氧化钠；然后加入步骤（一）中得到的钨粉及300kg的甲醛，并开始通入压缩空气，直至溶液澄清；（三）将反应釜内溶液倒出，得到铜包钨复合粉末，用去离子水清洗铜包钨复合粉末4次，然后进行烘干；（四）将烘干后的铜包钨复合粉末在500℃氢气炉中还原1.2小时，即得到铜钨合金粉末。本实施方式可采用具体实施方式一中的反应釜。

本实施方式能够实包覆过程精确控制，生产出的铜钨合金粉末的铜可均匀地包覆在钨颗粒表面，并且铜含量(wt. %)能够达到20%，铜钨合金粉末的粒度分布在20~35μm，并且实现了铜钨合金粉末的工业化生产。使用该铜钨合金粉末生产出的射孔弹的穿深性能比使用普通粉材的射孔弹的穿深性能提高20%。

Claims (2)

1.一种铜钨合金粉末的工业化生产方法，其特征在于该方法的具体步骤如下：

（一）按重量份数比取9~15份的钨粉，过200目筛，用0.2~0.5份浓度为5~10%的NaHO溶液清洗3~7分钟，然后倒掉溶液，用去离子水清洗2~6遍，再用浓度为 6~15%的HCI溶液清洗3~7分钟，然后倒掉溶液，用去离子水清洗2~5遍，得到清洗后的钨粉；

（二）按重量份数比向35~50℃的反应釜中加入3~6份的乙二胺四乙酸二钠和8~12份的酒石酸钾，反应釜运行3~7分钟，然后加入2~4份的硫酸铜及1~3份的氢氧化钠；然后加入步骤（一）中得到的钨粉及2~4份的甲醛，并开始通入压缩空气，直至溶液澄清；

（三）将反应釜内溶液倒出，得到铜包钨复合粉末，用去离子水清洗铜包钨复合粉末2~5次，然后进行烘干；

（四）将烘干后的铜包钨复合粉末在400~600℃氢气炉中还原1~1.5小时，即得到铜钨合金粉末。

2.根据权利要求1所述的一种铜钨合金粉末的工业化生产方法，其特征在于该方法的具体步骤如下：

（一）按重量份数比取11份的钨粉，过200目筛，用0.4份浓度为8%的NaHO溶液清洗5分钟，然后倒掉溶液，用去离子水清洗4遍，再用浓度为 8%的HCI溶液清洗5分钟，然后倒掉溶液，用去离子水清洗4遍，得到清洗后的钨粉；

（二）按重量份数比向45℃的反应釜中加入5份的乙二胺四乙酸二钠和10份的酒石酸钾，反应釜运行5分钟，然后加入3份的硫酸铜及2份的氢氧化钠；然后加入步骤（一）中得到的钨粉及3份的甲醛，并开始通入压缩空气，直至溶液澄清；

（三）将反应釜内溶液倒出，得到铜包钨复合粉末，用去离子水清洗铜包钨复合粉末4次，然后进行烘干；

（四）将烘干后的铜包钨复合粉末在500℃氢气炉中还原1.2小时，即得到铜钨合金粉末。