CN105063411B - 一种钨铜钴合金粉的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钨铜钴合金粉的制备方法，本发明选用雾化铜粉和结晶钨粉为原料，将羰基钴粉加入雾化铜粉和结晶钨粉中，置于钢带还原炉中，在保护气或还原性气氛下进行高温扩散处理，通过羰基钴粉在雾化铜粉和结晶钨粉中的扩散使得雾化铜粉和结晶钨粉实现合金连接，再经过破碎机的破碎筛分得到钨铜钴合金粉。本发明的制备方法制备的钨铜钴合金粉成分均匀、致密度高、流动性能优良、易于成型，解决了传统制备方法中易偏析的问题，并且制备工艺简单，易于操作。

Description

一种钨铜钴合金粉的制备方法
技术领域
本发明涉及金属合金技术领域，尤其涉及一种钨铜钴合金粉的制备方法。
背景技术
钨铜合金粉由于兼具钨的高熔点、高强度、低线性膨胀系数和铜的高导热、高导电、高塑形的优良性能，作为穿孔弹药型罩材料、钨铜电工触头材料被广泛应用。在进行加工生产的过程中，因为金属铜金和钨存在的差异比较大，因此我们不能够采用熔铸的方式进行加工生产，而是采用粉末合金的技术进行生产，传统的钨铜合金粉制备方法之一为熔渗法，是利用毛细管力的作用，将熔点较低的金属液润湿填充一定密度和强度的多孔基本骨架，金属液沿颗粒间隙流动填充多孔骨架孔隙，从而获得较致密的材料，一般包括制粉-配料混合-压制成型-烧结熔渗-冷加工的生产流程。
经过压制成型之后的钨或者是铜，要在1300～1500℃液相中进行烧结，但是在制备过程中，液相铜靠钨骨架孔隙的毛细管作用渗入，致密化速度慢，致密化程度低，铜凝固相粗大且分布不太均匀，而高温烧结又会使钨颗粒聚集长大，形成粗大不均匀组织，液相铜溢出使成分发生偏析，并且高温下尺寸变形严重。如果材料的均匀性不好，就会让它们之间的致密度低于97％，并且易产生偏析现象，这样会影响到钨铜合金最后的生产加工质量。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种钨铜钴合金粉的制备方法，该方法制备的钨铜钴合金粉成分均匀、致密度高、流动性能优良、易于成型，解决了传统制备方法中易偏析的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种钨铜钴合金粉的制备方法，包括以下步骤：
1)按重量百分比计，称取40～80％的结晶钨粉、10～60％的雾化铜粉和2～4％的羰基钴粉；
2)将结晶钨粉、雾化铜粉、羰基钴粉加入二维混料机中混合得到钨铜钴复合粉末；
3)将钨铜钴复合粉末取出后置于钢带还原炉中在保护气或还原性气氛下进行高温扩散；
4)将高温扩散后的钨铜钴复合粉末取出后，通过破碎机进行破碎筛分，得到钨铜钴合金粉。
羰基钴(英文名称cobaltcarbonyl)，又名八羰基二钴(dicobaltoctacarbonyl)；一种无机金属配合物。纯品为橙红色的晶体，不溶于水，可溶于多种有机溶剂，由金属钴粉与一氧化碳经高压、加热合成或由硫化钴(或碘化钴)在金属铜存在下与一氧化碳经高压加热反应而得。羰基钴粉独特的晶形结构和高纯度的颗粒能成为与其它金属混合的理想材料，它树枝状的表面使其能与大颗粒紧密结合，在粉末烧结前形成稳固而均匀的分布，在随后的烧结过程中能和其它粉末渗滤均匀。
本发明选用雾化铜粉和结晶钨粉为原料，优点在于：
雾化铜粉，由电解铜进一步加工而成，呈浅瑰红树枝状、不规则装、类球形、球形粉末，在潮湿空气中易氧化，能溶于热硫酸或硝酸，雾化铜粉的抗氧化性能优良。雾化铜粉是颗粒状的，颗粒间隙小，颗粒间相对滑动阻碍小，因此松装密度大。
结晶钨粉属于钨粉中最粗的一种规格。主要应用于表面喷涂，石油射孔，硬面材料，耐高温涂层，燃烧室喷涂高温涂层和其它耐磨、耐高温部件涂层，中频炉钨钳锅喷涂。结晶钨粉呈亮灰色粉末，具有纯度高、粒度粗、流动性好和含氧最低等特点。
将羰基钴粉加入雾化铜粉和结晶钨粉中，置于钢带还原炉中，在保护气或还原性气氛下进行高温扩散处理，通过羰基钴粉在雾化铜粉和结晶钨粉中的扩散使得雾化铜粉和结晶钨粉实现合金连接。
其中，所述结晶钨粉的目数为-325目，例如325～600目，所述羰基钴粉的目数为-500目，例如500～800目，所述雾化铜粉的目数为-320目，例如320～500目。
其中，所述结晶钨粉、所述羰基钴粉和所述雾化铜粉的纯度大于99.5％。
其中，所述步骤2)中的二维混料机为双锥混料机。
其中，所述步骤2)中的混合时间为20～40min。
其中，所述步骤3)中钢带还原炉为HYL-375-7Q钢带式还原炉。
其中，所述步骤3)中的高温扩散的温度为750～950℃。
其中，所述步骤3)中的高温扩散的时间为3～5h。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明选用雾化铜粉和结晶钨粉为原料，将羰基钴粉加入雾化铜粉和结晶钨粉中，置于钢带还原炉中，在保护气或还原性气氛下进行高温扩散处理，通过羰基钴粉在雾化铜粉和结晶钨粉中的扩散使得雾化铜粉和结晶钨粉实现合金连接，再经过破碎机的破碎筛分得到钨铜钴合金粉。本发明的制备方法制备的钨铜钴合金粉成分均匀、致密度高、流动性能优良、易于成型，解决了传统制备方法中易偏析的问题，并且制备工艺简单，易于操作。
附图说明
图1为本发明的制备方法制备得到的钨铜钴合金粉在显微镜下的形貌示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如无具体说明，本发明的各种原料均可市售购得，或根据本领域的常规方法制备得到。
实施例1
1)按重量百分比计，称取80％结晶钨粉、16％雾化铜粉以及4％羰基钴粉，其中，结晶钨粉的目数取400目，羰基钴粉的目数取600目，雾化铜粉的目数取400目，结晶钨粉、羰基钴粉和雾化铜粉纯度均大于99.5％；
2)将结晶钨粉、雾化铜粉、羰基钴粉加入到w-20双锥混料机中，混合30min；
3)将物料取出，通过HYL-375-7Q钢带式还原炉中在保护气或还原性气氛下进行高温扩散，设定温度为950摄氏度，扩散时间为5h，通过钴粉在铜中及在钨中的扩散，实现铜与钨的合金连接；
4)出炉后，通过破碎机进行破碎筛分，得到钨铜钴合金粉。
表1
取样位置编号 流速(s/50g) 松装密度(g/cm3) 中位径(μm)
1 21.3 6.15 121
2 21.4 6.16 122
3 21.0 6.13 121
4 21.5 6.15 120
依据MPIF取样方法(所述的MPIF取样方法为本领域通用的粉末冶金取样方法)，测得合金粉末4个不同位置的参数如表1所示，利用显微镜观察制备得到的钨铜钴合金粉末，将放大倍数调至200倍以后的图片如图1所示。
实施例2
1)按重量百分比计，称取60％结晶钨粉、37％雾化铜粉以及3％羰基钴粉，其中，结晶钨粉的目数取500目，羰基钴粉的目数取650目，雾化铜粉的目数取380目，结晶钨粉、羰基钴粉和雾化铜粉纯度均大于99.5％；
2)将结晶钨粉、雾化铜粉、羰基钴粉加入到w-20双锥混料机中，混合30min；
3)将物料取出，通过HYL-375-7Q钢带式还原炉中在保护气或还原性气氛下进行高温扩散，设定温度为800摄氏度，扩散时间为4h，通过钴粉在铜中及在钨中的扩散，实现铜与钨的合金连接；
4)出炉后，通过破碎机进行破碎筛分，得到钨铜钴合金粉。
依据MPIF取样方法，测得合金粉末4个不同位置的参数如表2所示：
表2
取样位置编号 流速(s/50g) 松装密度(g/cm3) 中位径(μm)
1 21.3 6.15 122
2 21.5 6.14 123
3 21.6 6.15 125
4 21.4 6.13 123
实施例3
1)按重量百分比计，称取40％结晶钨粉、58％雾化铜粉以及2％羰基钴粉，其中，结晶钨粉的目数取600目，羰基钴粉的目数取600目，雾化铜粉的目数取400目，结晶钨粉、羰基钴粉和雾化铜粉纯度均大于99.5％；
2)将结晶钨粉、雾化铜粉、羰基钴粉加入到w-20双锥混料机中，混合30min；
3)将物料取出，通过HYL-375-7Q钢带式还原炉中在保护气或还原性气氛下进行高温扩散，设定温度为750摄氏度，扩散时间为3h，通过钴粉在铜中及在钨中的扩散，实现铜与钨的合金连接；
4)出炉后，通过破碎机进行破碎筛分，得到钨铜钴合金粉。
依据MPIF取样方法，测得合金粉末4个不同位置的参数如表3所示：
表3
取样位置编号 流速(s/50g) 松装密度(g/cm3) 中位径(μm)
1 21.6 6.14 124
2 21.8 6.14 125
3 21.5 6.15 124
4 21.6 6.14 124
实施例4
1)按重量百分比计，称取70％结晶钨粉、26％雾化铜粉以及4％羰基钴粉，其中，结晶钨粉的目数取400目，羰基钴粉的目数取600目，雾化铜粉的目数取400目，结晶钨粉、羰基钴粉和雾化铜粉纯度均大于99.5％；
2)将结晶钨粉、雾化铜粉、羰基钴粉加入到w-20双锥混料机中，混合30min；
3)将物料取出，通过HYL-375-7Q钢带式还原炉中在保护气或还原性气氛下进行高温扩散，设定温度为780摄氏度，扩散时间为5h，通过钴粉在铜中及在钨中的扩散，实现铜与钨的合金连接；
4)出炉后，通过破碎机进行破碎筛分，得到钨铜钴合金粉。
依据MPIF取样方法，测得合金粉末4个不同位置的参数如表4所示：
表4
取样位置编号 流速(s/50g) 松装密度(g/cm3) 中位径(μm)
1 21.0 6.14 125
2 21.3 6.13 124
3 21.4 6.13 125
4 21.3 6.14 124
实施例5
1)按重量百分比计，称取50％结晶钨粉、47％雾化铜粉以及3％羰基钴粉，其中，结晶钨粉的目数取350目，羰基钴粉的目数取550目，雾化铜粉的目数取500目，结晶钨粉、羰基钴粉和雾化铜粉纯度均大于99.5％；
2)将结晶钨粉、雾化铜粉、羰基钴粉加入到w-20双锥混料机中，混合30min；
3)将物料取出，通过HYL-375-7Q钢带式还原炉中在保护气或还原性气氛下进行高温扩散，设定温度为800摄氏度，扩散时间为4h，通过钴粉在铜中及在钨中的扩散，实现铜与钨的合金连接；
4)出炉后，通过破碎机进行破碎筛分，得到钨铜钴合金粉。
依据MPIF取样方法，测得合金粉末4个不同位置的参数如表5所示：
表5
取样位置编号 流速(s/50g) 松装密度(g/cm3) 中位径(μm)
1 21.4 6.15 123
2 21.6 6.14 124
3 21.6 6.15 124
4 21.5 6.15 124
结合图1，本发明的制备方法，在钴的连接下，钨颗粒(图中标注A)与铜颗粒(图中标注B)很好地结合在一起，本发明的方法制备的钨铜钴合金粉成分均匀、致密度高、流动性能优良、易于成型，解决了传统制备方法中易偏析的问题，并且制备工艺简单，易于操作。本发明制备的钨铜钴合金粉适用于生产破甲材料及触头材料。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (6)

1.一种钨铜钴合金粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)按重量百分比计，称取40～80％的结晶钨粉、16～60％的雾化铜粉和2～4％的羰基钴粉，所述结晶钨粉的目数为-325目，所述羰基钴粉的目数为-500目，所述雾化铜粉的目数为-320目，所述结晶钨粉、雾化铜粉和羰基钴粉的重量百分比之和为100％；
2)将结晶钨粉、雾化铜粉、羰基钴粉加入混料机中混合得到钨铜钴复合粉末；
3)将钨铜钴复合粉末取出后置于钢带还原炉中在保护气或还原性气氛下进行高温扩散，所述高温扩散的温度为750～950℃；
4)将高温扩散后的钨铜钴复合粉末取出后，通过破碎机进行破碎筛分，得到钨铜钴合金粉。
2.根据权利要求1所述的一种钨铜钴合金粉的制备方法，其特征在于，所述结晶钨粉、所述羰基钴粉和所述雾化铜粉的纯度大于99.5％。
3.根据权利要求1所述的一种钨铜钴合金粉的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中的混料机为双锥混料机。
4.根据权利要求1所述的一种钨铜钴合金粉的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中的混合时间为20～40min。
5.根据权利要求1所述的一种钨铜钴合金粉的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中钢带还原炉为HYL-375-7Q钢带式还原炉。
6.根据权利要求1所述的一种钨铜钴合金粉的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中的高温扩散的时间为3～5h。
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