CN105171154B - 掺钴镁钼合金电极丝及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种掺钴镁钼合金电极丝及其制造方法。电极丝是在二氧化钼粉中加入钴元素和镁元素，经粉末冶金和机械加工制作出的线切割用钼合金电极丝。制造方法是将二氧化钼粉装入混料机中，将硝酸钴溶液、硝酸镁溶液混合后放入加液器中，以喷雾方式加入到混料机中，边加入边混合，加入完成后再加纯水洗涤加液器，将洗涤液加入到混料机中，混合烘干，冷却到室温后取出掺杂了钴元素和镁元素的二氧化钼粉，并进入二次还原制成掺杂钼粉，经筛粉、混合、压坯、中频烧结、再经旋锻、串打、拉丝、退火，经机械加工制造出掺钴镁钼合金电极丝。本发明改善了电火花线切割用钼丝的高温性能、抗拉强度、放电效率和抗损性能，提高了线切割用电极丝的运用价值。

Description

掺钴镁钼合金电极丝及其制造方法
技术领域
本发明涉及用于线切割的钼合金电极丝及其制造方法，具体是掺钴镁钼合金电极丝及其制造方法。
背景技术
线切割生产技术在机加行业中广泛运用，用于线切割的电极丝是主要耗材，线切割钼丝是由钼制成的钼金属电极丝，用于带有高压电场连续移动的线切割机床加工工件，钼金属电极丝可以对工件进行脉冲火花电腐蚀，将金属切割成型。
目前，线切割电极丝主要有以下两种：
1、采用钼含量大于99％的纯钼的钼丝做线切割电极丝，切割金属工件成型。其制造方法为：三氧化钼粉(一次还原)→二氧化钼粉(二次还原)→钼粉→筛粉/混粉→等静压→中频烧结→校直→串打→马弗炉退火→拉丝。
2、为了提高线切割钼合金丝的切割寿命及切割效率，在纯钼中掺入一定量的其它微量元素。采用钼含量大于99％，三氧化二镧含量为3000～5000ppm的钼镧合金钼丝做线切割电极丝，切割金属工件成型。其制造方法为：三氧化钼粉(一次还原)→二氧化钼粉(掺杂，加入硝酸镧溶液)→钼粉→筛粉/混粉→等静压→中频烧结→校直→串打→马弗炉退火→拉丝。
通过上述两种制作方法制造的电极丝，其缺陷在于：
1、材料高温性能低。在电火花线切割加工中，由于电弧放电的作用，第一种电极丝的工作温度超过1200℃时易发生脆断，第二种电极丝的工作温度超过1400℃易发生脆断；
2、材料强度偏低。在直径为Φ0.18mm规格时，第一种电极丝的抗拉强度为：1800～2200N/mm2，第二种电极丝的抗拉强度为：1900～2300N/mm2，在线切割加工中，连续移动的钼丝容易因强度不足而被拉断；
3、材料放电性能不足。在直径为Φ0.18mm规格时,在同等切割条件下，第一种电极丝每小时的金属切割量约4000mm2；第二种电极丝每小时的金属切割量约4500mm2；
4、材料抗损性能不足。在直径为Φ0.18mm规格时,在同等切割条件下，第一种电极丝每小时的损耗量约Φ0.0006875mm,第二种电极丝每小时的损耗量约Φ0.0006565mm；
5、材料综合性能表现不足。在直径为Φ0.18mm规格时,在同等切割条件下，第一种电极丝单次上丝金属平均切割量约200000mm2，第二种电极丝单次上丝金属平均切割量300000mm2，钼丝就会发生断丝或钼丝损耗严重而需要更换。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种能改善电火花线切割用钼丝的高温性能、抗拉强度、放电效率、抗损性能，提高材料综合使用性能的掺钴镁钼合金电极丝及其制造方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
掺钴镁钼合金电极丝，是在二氧化钼粉中加入钴元素和镁元素，经粉末冶金和机械加工制作出的线切割用钼合金电极丝。
本发明的钼合金电极丝是在二氧化钼粉中加入硝酸钴、硝酸镁，通过粉末冶金方法制成金属坯，再通过压力加工制作出的线切割用的掺钴镁钼合金电极丝。镁具有比刚度和比强度高，密度低，散热性能、减震性能和电磁屏蔽性能等一系列优良的性能。在二氧化钼中加入镁和钴，能细化晶粒抑制失效过程的晶界反应，改善热处理工作性能，提高机械性能和降低弹性后效值。
进一步的改进是：所述的钴元素是硝酸钴溶液；镁元素是硝酸镁溶液，采用溶液与二氧化钼粉更易混合。
进一步的改进是：所述电极丝中的钴含量为203～515ppm；镁含量为405～718ppm。在此含量内制造出的掺钴镁钼合金电极丝的性能最佳。
掺钴镁钼合金电极丝的制造方法的具体步骤如下：
(1)将二氧化钼粉装入混料机中；
(2)将硝酸钴溶液和硝酸镁溶液混合后放入加液器中，以喷雾方式加入到混料机中，边加入边混合；
(3)加纯水洗涤加液器，将洗涤液加入到混料机中；
(4)将二氧化钼粉与硝酸钴溶液和硝酸镁溶液混合后加热烘干，边加热边混合；
(5)冷却到室温后取出掺杂的二氧化钼粉；
(6)二次还原制成掺杂钼粉，经筛粉、混合、压坯、中频烧结、再经旋锻、串打、拉丝、退火，制造出掺钴镁钼合金电极丝。
采用上述方法制造的线切割用钼合金电极丝，其高温性能、材料强度、放电性能、抗损性能等都优于现有钼合金电极丝，材料的综合性能提升明显。
进一步的改进是：所述步骤(1)中二氧化钼粉为200～500kg；所述步骤(2)中加入的硝酸钴溶液为1～3.125毫升、加入的硝酸镁溶液为2～4.375毫升；所述步骤(3)中洗涤纯水为300～500毫升；所述步骤(4)中的混合加热时间为1～4小时。在此参数范围内制造出的掺钴镁钼合金电极丝的性能最佳。
进一步的改进是：所述的硝酸钴溶液的钴含量为30～60克/升；所述的硝酸镁溶液的镁含量为30～60克/升。在此参数范围内制造出的掺钴镁钼合金电极丝的性能最佳。
本发明的效果在于：在二氧化钼中加入钴、镁元素，通过本发明的制造方法使钼合金丝性能得到改善，提高其在线切割用电极丝中的运用价值。本发明的掺钴镁钼合金电极丝改善了电火花线切割用钼丝的高温性能、抗拉强度、放电效率和抗损性能，提高了材料的综合使用性能。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步描述：
本发明的掺钴镁钼合金电极丝是在二氧化钼粉中加入钴元素和镁元素，经粉末冶金和机械加工制作出的线切割用钼合金电极丝，其制造方法具体步骤如下：
(1)将200～500kg二氧化钼粉装入混料机中；
(2)将钴含量为30～60克/升的硝酸钴溶液1～3.125毫升、镁含量为30～60克/升的硝酸镁溶液2～4.375毫升混合后放入加液器中，以喷雾方式加入到混料机中，边加入边混合；
(3)加300～500毫升纯水洗涤加液器，将洗涤液加入到混料机中；
(4)将二氧化钼粉与硝酸钴溶液和硝酸镁溶液混合1小时后打开加热蒸汽加热使粉末烘干，边加热边混合，混合4小时后停止加热，边加热边混合；
(5)冷却到室温后取出掺杂的二氧化钼粉；
(6)二次还原制成掺杂钼粉，经筛粉、混合、压坯、中频烧结、再经旋锻、串打、拉丝、退火，再经机械加工制造出钴含量为203～515ppm、镁含量为405～718ppm的掺钴镁钼合金电极丝。
实施例1
(1)将200kg二氧化钼粉装入混料机中；
(2)将1.0升钴含量为30克/升的硝酸钴溶液和2.0升镁含量为30克/升的硝酸镁溶液混合后放入加液器中，以喷雾方式加入到混料机中，边加入边混合；
(3)加300毫升纯水洗涤加液器，将洗涤液加入到混料机中；
(4)将二氧化钼粉与硝酸钴溶液和硝酸镁溶液混合1小时后打开加热蒸汽加热使粉末烘干，边加热边混合，混合4小时后停止加热；
(5)冷却到室温后取出掺杂的二氧化钼粉；
(6)二次还原制成掺杂钼粉，经筛粉、混合、压坯、中频烧结、再经旋锻、串打、拉丝Φ1.0mm退火，再经机械加工拉制至Φ0.18mm，制造出钴含量为203ppm、镁含量为405ppm的掺钴镁钼合金电极丝。
上述掺钴镁钼合金丝的抗拉强度为2096N/mm2；每小时金属切割量4320mm2；每小时电极丝损耗量Φ0.0006396mm；单次上丝金属平均切割量432104mm2。
实施例2
(1)将400kg二氧化钼粉装入混料机中；
(2)将3.0升钴含量为40克/升的硝酸钴溶液和3.6升镁含量为50克/升的硝酸镁溶液混合后放入加液器中，以喷雾方式加入到混料机中，边加入边混合；
(3)加400毫升纯水洗涤加液器，将洗涤液加入到混料机中；
(4)同实施例1；
(5)同实施例1；
(6)二次还原制成掺杂钼粉，经筛粉、混合、压坯、中频烧结、再经旋锻、串打、拉丝Φ1.0mm退火，再经机械加工拉制至Φ0.18mm，制造出钴含量为411ppm、镁含量为615ppm的掺钴镁钼合金电极丝。
上述掺钴镁钼合金丝的抗拉强度为2506N/mm2；每小时金属切割量8806mm2；每小时电极丝损耗量为Φ0.000625mm；单次上丝金属平均切割量884120mm2。
实施例3
(1)将500kg二氧化钼粉装入混料机中；
(2)将3.125升钴含量为60克/升的硝酸钴溶液和4.375升镁含量为60克/升的硝酸镁溶液混合后放入加液器中，以喷雾方式加入到混料机中，边加入边混合；
(3)加500毫升纯水洗涤加液器，将洗涤液加入到混料机中；
(4)同实施例1；
(5)同实施例1；
(6)二次还原制成掺杂钼粉，经筛粉、混合、压坯、中频烧结、再经旋锻、串打、拉丝Φ1.0mm退火，再经机械加工拉制至Φ0.18mm，制造出钴含量为515ppm、镁含量为718ppm的掺钴镁钼合金电极丝。
上述掺钴镁钼合金丝的抗拉强度为2374N/mm2；每小时金属切割量5500mm2；每小时电极丝损耗量为Φ0.0006287mm；单次上丝金属平均切割量553216mm2。
从上述实施例可以看出：与现有线切割钼合金电极丝相比，本发明的掺钴镁钼合金电极丝的以下综合性能得到明显提高：
1、材料高温性能得到提升：在电火花线切割电弧放电的的作用下，电极丝不易发生脆断；
2、材料强度得到提升：在直径为Φ0.18mm规格时，抗拉强度为:2000～2500N/mm2，在线切割加工中，连续移动的钼丝抗拉断性得到改善；
3、材料放电性能效果明显：在同等切割条件下(“宝玛”线切割设备，工作电压380V，工作电流5A，切割速度6,功放管5，脉宽6，脉间6，乳化液为达兴1:15，加工同等形状的模具钢)，每小时的金属切割量约为6500mm2；
4、材料抗损耗性能得到提升：在同等切割条件下，每小时电极丝的损耗量约为Φ0.000625mm；
5、材料综合性能得到提升：在同等切割条件下，单次上丝金属平均切割量约为650000mm2。

Claims (6)

1.掺钴镁钼合金电极丝，其特征在于：是在二氧化钼粉中加入钴元素和镁元素，经粉末冶金和机械加工制作出的线切割用钼合金电极丝。
2.根据权利要求1所述的掺钴镁钼合金电极丝，其特征在于：所述的钴元素是硝酸钴溶液；所述的镁元素是硝酸镁溶液。
3.根据权利要求1所述的掺钴镁钼合金电极丝，其特征在于：所述电极丝中的钴含量为203～515ppm；镁含量为405～718ppm。
4.掺钴镁钼合金电极丝的制造方法，其特征在于：所述的制造方法具体步骤如下：
(1)将二氧化钼粉装入混料机中；
(2)将硝酸钴溶液和硝酸镁溶液混合后放入加液器中，以喷雾方式加入到混料机中，边加入边混合；
(3)加纯水洗涤加液器，将洗涤液加入到混料机中；
(4)将二氧化钼粉与硝酸钴溶液和硝酸镁溶液混合后加热烘干，边加热边混合；
(5)冷却到室温后取出掺杂的二氧化钼粉；
(6)二次还原制成掺杂钼粉，经筛粉、混合、压坯、中频烧结、再经旋锻、串打、拉丝、退火，再经机械加工制造出掺钴镁钼合金电极丝。
5.根据权利要求4所述的掺钴镁钼合金电极丝的制造方法，其特征在于：所述步骤(1)中二氧化钼粉为200～500kg；所述步骤(2)中加入的硝酸钴溶液为1～3.125毫升、加入的硝酸镁溶液为2～4.375毫升；所述步骤(3)中洗涤纯水为300～500毫升；所述步骤(4)中的混合加热时间为1～4小时。
6.根据权利要求5所述的掺钴镁钼合金电极丝的制造方法，其特征在于：所述的硝酸钴溶液的钴含量为30～60克/升；所述的硝酸镁溶液的镁含量为30～60克/升。
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