CN105908104A - 一种钨合金屏蔽板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种钨合金屏蔽板，包括以下重量份数配比的原料：钨粉140‑200份、镍粉10‑70份、铜粉50‑120份、钐粉20‑80份、钕粉2‑8份、银粉10‑16份、氧化钇2‑8份、钼丝10‑16份、铼丝10‑16份和氧化锡3‑9份，该钨合金屏蔽板具有优秀的防辐射效果。

Description

一种钨合金屏蔽板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种钨合金屏蔽板及其制备方法。
背景技术
钨最早用于制作白炽灯丝。1909年美国库利吉采用钨粉压制、重熔、旋锻、拉丝工艺制成钨丝,从此钨丝生产得到迅速发展。1913年兰米尔和罗杰斯发现钨钍丝发射电子性能优于纯钨丝后,开始使用钨钍丝,至今仍然广泛使用。1922年研制出具有优良的抗下垂性能的钨丝，这是钨丝研究中的重大进展。不下垂钨丝是广泛使用的优异灯丝和阴极材料。50~60年代，对钨基合金进行了广泛的探索研究，希望发展能在1930~2760℃工作的钨合金，以供制作航天工业使用的耐高温部件。其中以钨铼系合金的研究较多。对钨的熔炼和加工成形技术也开展了研究，采用自耗电弧和电子束熔炼获得钨锭，并经挤压和塑性加工制成某些制品;但熔炼铸锭的晶粒粗大，塑性差，加工困难，成材率低，因而熔炼-塑性加工工艺未能成为主要生产手段。除化学气相沉积和等离子喷涂能生产极少的产品外，粉末冶金仍是制造钨制品的主要手段。
钨合金是以钨为基加入其他元素组成的合金。在金属中，钨的熔点最高，高温强度和抗蠕变性能以及导热、导电和电子发射性能都好，比重大，除大量用于制造硬质合金和作合金添加剂外，钨及其合金广泛用于电子、电光源工业，也在航天、铸造、武器等部门中用于制作火箭喷管、压铸模具、穿甲弹芯、触点、发热体和隔热屏等。
但是目前的钨合金屏蔽性能差，难以满足市场上的需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具有优秀的防辐射效果的钨合金屏蔽板及其制备方法。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
一种钨合金屏蔽板及其制备方法，包括以下重量份数配比的原料：钨粉140-200份、镍粉10-70份、铜粉50-120份、钐粉20-80份、钕粉2-8份、银粉10-16份、氧化钇2-8份、钼丝10-16份、铼丝10-16份和氧化锡3-9份。
进一步的，包括以下重量份数配比的原料：钨粉150-190份、镍粉20-60份、铜粉60-110份、钐粉30-70份、钕粉3-7份、银粉11-15份、氧化钇3-7份、钼丝11-15份、铼丝11-15份和氧化锡4-8份。
进一步的，包括以下重量份数配比的原料：钨粉160-180份、镍粉30-50份、铜粉70-100份、钐粉40-60份、钕粉4-6份、银粉12-14份、氧化钇4-6份、钼丝12-14份、铼丝12-14份和氧化锡5-7份。
进一步的，包括以下重量份数配比的原料：钨粉170份、镍粉40份、铜粉80份、钐粉50份、钕粉5份、银粉13份、氧化钇5份、钼丝13份、铼丝13份和氧化锡6份。
本发明要解决的另一技术问题是提供一种钨合金屏蔽板的制备方法，包括以下步骤：
1）将钨粉140-200份、镍粉10-70份、铜粉50-120份、钐粉20-80份、钕粉2-8份、银粉10-16份、氧化钇2-8份和氧化锡3-9份一起倒入到容器中，然后置于真空加热炉中进行干燥处理，干燥温度为70-90℃,真空度为5-7Pa,干燥时间9-11min，制得干燥粉末，备用；
2）将步骤1）制得的干燥粉末倒入到球磨混料机中进行混料处理，制得混合粉末，备用；
3）将钼丝10-16份编织成网状，制得钼丝网，备用；
4）将铼丝10-16份编织成网状，制得铼丝网，备用；
5）将步骤2）制得的混合粉末均等分成A份、B份和C份，备用；
6）将步骤5）中的A份混合粉末倒入到压模内，碾平，再铺上步骤3）制得的钼丝网，接着将步骤5）中的B份混合粉末倒入到压模内，碾平后铺上步骤4）制得的铼丝网，最后倒入步骤5）中的C份混合粉末，碾平，进行压制成形处理，脱模，制得生坯，备用；
7）将步骤6）制得的生坯置于烧结炉内进行加压烧结处理，冷却，制得烧结体，备用；
8）将步骤7）制得的烧结体置于 10-30Pa的真空炉中进行真空热处理；然后将经真空热处理的烧结体在氩气保护的加热炉中进行保温，随即进行水淬，此真空热处理－保温－水淬的过程即为一次循环热处理，共进行四次循环热处理，即得屏蔽板
作为优选，所述步骤2）中的混料处理的转速为1400-1600r/min，持续时间为15-18h。
作为优选，所述步骤7）中的烧结炉为放电等离子烧结炉。
作为优选，所述步骤7）中的加压烧结处理的施压压强为150-170MPa，施压时间为40-60分钟，所述加压烧结处理的加热温度为1470-1550℃，加热时间为40-60min。
作为优选，所述步骤8）中的真空热处理的加热温度为800-900℃，加热时间为40-60min，所述步骤8）中的保温温度为800-900℃，保温时间为15-30min。
以下是钨合金屏蔽板的原料的作用或优点：
钨粉：熔点极高，硬度很大，有较好的γ射线的吸收性能，广泛用于当代通讯技术、电子计算机、宇航开发、医药卫生、感光材料、光电材料、能源材料和催化剂材料等。
镍粉：具有磁性和良好的可塑性。有好的耐腐蚀性，镍近似银白色、硬而有延展性并具有铁磁性的金属元素，主要用于屏蔽电磁干涉及射频干涉。
铜粉：延展性好，导热性和导电性高，广泛应用于粉末冶金、电碳制品、电子材料、金属涂料、化学触媒、过滤器、散热管等机电零件和电子航空领域。
钐粉：用作中子吸收剂。
钕粉：有顺磁性，可提高合金的高温性能、气密性和耐腐蚀性。
银粉：性柔软，延展性仅次于金，是热和电的优良导体。
氧化钇：作磁泡材料，且烧结时添加氧化钇可有效降低钨合金的晶粒度。
钼丝：膨胀系数小，导电率大，导热性能好。
铼丝：具有高抗热蚀和高温导电能力。
氧化锡：且具有特定的导电性和反射红外线辐射的特性。
本发明的有益效果是：通过添加有稀土元素钐，具有良好的中子吸收性能，而钨又具有良好的γ射线的吸收性能，导电性是抗辐射的基础原理，银和铜具有良好的导电性，而且板材内部设置有一体成型的钼丝网和铼丝网，在成型过程中由于钼丝网和铼丝网的熔点较高，导电性能较好，钼丝网和铼丝网不会熔化，在板材内部依然为网状的结构，而网状的结构与分散的结构相比导电性能更加好，从而可以起到优秀的防辐射效果。
具体实施方式
实施例1：
一种钨合金屏蔽板，包括以下重量份数配比的原料：钨粉140份、镍粉10份、铜粉50份、钐粉20份、钕粉2份、银粉10份、氧化钇2份、钼丝10份、铼丝10份和氧化锡3份。
一种钨合金屏蔽板的制备方法包括以下步骤：
1）将钨粉140份、镍粉10份、铜粉50份、钐粉20份、钕粉2份、银粉10份、氧化钇2份和氧化锡3份一起倒入到容器中，然后置于真空加热炉中进行干燥处理，干燥温度为70℃,真空度为5Pa,干燥时间9min，制得干燥粉末，备用；
2）将步骤1）制得的干燥粉末倒入到球磨混料机中进行混料处理，混料处理的转速为1400r/min，持续时间为15h，制得混合粉末，备用；
3）将钼丝10份编织成网状，制得钼丝网，备用；
4）将铼丝10份编织成网状，制得铼丝网，备用；
5）将步骤2）制得的混合粉末均等分成A份、B份和C份，备用；
6）将步骤5）中的A份混合粉末倒入到压模内，碾平，再铺上步骤3）制得的钼丝网，接着将步骤5）中的B份混合粉末倒入到压模内，碾平后铺上步骤4）制得的铼丝网，最后倒入步骤5）中的C份混合粉末，碾平，进行压制成形处理，脱模，制得生坯，备用；
7）将步骤6）制得的生坯置于放电等离子烧结炉内进行加压烧结处理，加压烧结处理的施压压强为150MPa，施压时间为40分钟，所述加压烧结处理的加热温度为1470℃，加热时间为40min，冷却，制得烧结体，备用；
8）将步骤7）制得的烧结体置于 10Pa的真空炉中进行真空热处理，加热温度为800℃，加热时间为40min；然后将经真空热处理的烧结体在氩气保护的加热炉中进行保温，保温温度为800℃，保温时间为15min，随即进行水淬，此真空热处理－保温－水淬的过程即为一次循环热处理，共进行四次循环热处理，即得屏蔽板。
实施例2：
一种钨合金屏蔽板，包括以下重量份数配比的原料：钨粉200份、镍粉70份、铜粉120份、钐粉80份、钕粉8份、银粉16份、氧化钇8份、钼丝16份、铼丝16份和氧化锡9份。
一种钨合金屏蔽板的制备方法，包括以下步骤：
1）将钨粉200份、镍粉70份、铜粉120份、钐粉80份、钕粉8份、银粉16份、氧化钇8份和氧化锡9份一起倒入到容器中，然后置于真空加热炉中进行干燥处理，干燥温度为90℃,真空度为7Pa,干燥时间11min，制得干燥粉末，备用；
2）将步骤1）制得的干燥粉末倒入到球磨混料机中进行混料处理，混料处理的转速为1600r/min，持续时间为18h，制得混合粉末，备用；
3）将钼丝16份编织成网状，制得钼丝网，备用；
4）将铼丝16份编织成网状，制得铼丝网，备用；
5）将步骤2）制得的混合粉末均等分成A份、B份和C份，备用；
6）将步骤5）中的A份混合粉末倒入到压模内，碾平，再铺上步骤3）制得的钼丝网，接着将步骤5）中的B份混合粉末倒入到压模内，碾平后铺上步骤4）制得的铼丝网，最后倒入步骤5）中的C份混合粉末，碾平，进行压制成形处理，脱模，制得生坯，备用；
7）将步骤6）制得的生坯置于放电等离子烧结炉内进行加压烧结处理，加压烧结处理的施压压强为170MPa，施压时间为60分钟，所述加压烧结处理的加热温度为1550℃，加热时间为60min，冷却，制得烧结体，备用；
8）将步骤7）制得的烧结体置于 30Pa的真空炉中进行真空热处理，加热温度为900℃，加热时间为60min；然后将经真空热处理的烧结体在氩气保护的加热炉中进行保温，保温温度为900℃，保温时间为30min，随即进行水淬，此真空热处理－保温－水淬的过程即为一次循环热处理，共进行四次循环热处理，即得屏蔽板。
实施例3：
一种钨合金屏蔽板，包括以下重量份数配比的原料：钨粉170份、镍粉40份、铜粉80份、钐粉50份、钕粉5份、银粉13份、氧化钇5份、钼丝13份、铼丝13份和氧化锡6份。
一种钨合金屏蔽板的制备方法，包括以下步骤：
1）将钨粉170份、镍粉40份、铜粉80份、钐粉50份、钕粉5份、银粉13份、氧化钇5份和氧化锡6份一起倒入到容器中，然后置于真空加热炉中进行干燥处理，干燥温度为80℃,真空度为6Pa,干燥时间10min，制得干燥粉末，备用；
2）将步骤1）制得的干燥粉末倒入到球磨混料机中进行混料处理，混料处理的转速为1500r/min，持续时间为17h，制得混合粉末，备用；
3）将钼丝13份编织成网状，制得钼丝网，备用；
4）将铼丝13份编织成网状，制得铼丝网，备用；
5）将步骤2）制得的混合粉末均等分成A份、B份和C份，备用；
6）将步骤5）中的A份混合粉末倒入到压模内，碾平，再铺上步骤3）制得的钼丝网，接着将步骤5）中的B份混合粉末倒入到压模内，碾平后铺上步骤4）制得的铼丝网，最后倒入步骤5）中的C份混合粉末，碾平，进行压制成形处理，脱模，制得生坯，备用；
7）将步骤6）制得的生坯置于放电等离子烧结炉内进行加压烧结处理，加压烧结处理的施压压强为160MPa，施压时间为50分钟，所述加压烧结处理的加热温度为1500℃，加热时间为50min，冷却，制得烧结体，备用；
8）将步骤7）制得的烧结体置于 20Pa的真空炉中进行真空热处理，加热温度为850℃，加热时间为50min；然后将经真空热处理的烧结体在氩气保护的加热炉中进行保温，保温温度为850℃，保温时间为24min，随即进行水淬，此真空热处理－保温－水淬的过程即为一次循环热处理，共进行四次循环热处理，即得屏蔽板。
实验例：
将实施例1中制得的钨合金屏蔽板作为实验组一，将实施例2中制得的钨合金屏蔽板作为实验组二，将实施例3中制得的钨合金屏蔽板作为实验组三，现有的普通钨合金板作为对照组一，现有的屏蔽板作为对照组二，上述板材厚度相同，并将上述板材分别制作成盒子，然后将辐射源放置于盒子内，密封，然后使用辐射仪、中子检测仪和手持式电磁辐射检测仪分别进行检测，具体结果如下表所示：
通过对5组实验进行检测，本发明的钨合金屏蔽板与现有的普通钨合金板和屏蔽板相比防辐射效果好。
本发明的有益效果是：通过添加有稀土元素钐，具有良好的中子吸收性能，而钨又具有良好的γ射线的吸收性能，导电性是抗辐射的基础原理，银和铜具有良好的导电性，而且板材内部设置有一体成型的钼丝网和铼丝网，在成型过程中由于钼丝网和铼丝网的熔点较高，导电性能较好，钼丝网和铼丝网不会熔化，在板材内部依然为网状的结构，而网状的结构与分散的结构相比导电性能更加好，从而可以起到优秀的防辐射效果。
典型案例：
周某，在国内成立了一间生产核磁室专用屏蔽门的工厂，而且周某在国内某商家手上购买了一批屏蔽板，并用该屏蔽板生产出一批屏蔽门，但是经过周某的检测，发现生产出来的屏蔽门的屏蔽效果一般，难以满足核磁室专用屏蔽门的屏蔽需求，于是周某便到国外引进了一批屏蔽板，但是这批屏蔽板生产出来的屏蔽门虽然勉强通过了核磁室专用屏蔽门的要求，但是依然无法在市场上获得优势，但是周某试用了本发明的钨合金屏蔽板后发现防辐射效果优秀，生产出来的屏蔽门可以在市场上获得较大的优势。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种钨合金屏蔽板，其特征在于，包括以下重量份数配比的原料：钨粉140-200份、镍粉10-70份、铜粉50-120份、钐粉20-80份、钕粉2-8份、银粉10-16份、氧化钇2-8份、钼丝10-16份、铼丝10-16份和氧化锡3-9份。
2.如权利要求1所述的一种钨合金屏蔽板，其特征在于，包括以下重量份数配比的原料：钨粉150-190份、镍粉20-60份、铜粉60-110份、钐粉30-70份、钕粉3-7份、银粉11-15份、氧化钇3-7份、钼丝11-15份、铼丝11-15份和氧化锡4-8份。
3.如权利要求1所述的一种钨合金屏蔽板，其特征在于，包括以下重量份数配比的原料：钨粉160-180份、镍粉30-50份、铜粉70-100份、钐粉40-60份、钕粉4-6份、银粉12-14份、氧化钇4-6份、钼丝12-14份、铼丝12-14份和氧化锡5-7份。
4.如权利要求1所述的一种钨合金屏蔽板，其特征在于，包括以下重量份数配比的原料：钨粉170份、镍粉40份、铜粉80份、钐粉50份、钕粉5份、银粉13份、氧化钇5份、钼丝13份、铼丝13份和氧化锡6份。
5.一种钨合金屏蔽板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将钨粉140-200份、镍粉10-70份、铜粉50-120份、钐粉20-80份、钕粉2-8份、银粉10-16份、氧化钇2-8份和氧化锡3-9份一起倒入到容器中，然后置于真空加热炉中进行干燥处理，干燥温度为70-90℃,真空度为5-7Pa,干燥时间9-11min，制得干燥粉末，备用；
2）将步骤1）制得的干燥粉末倒入到球磨混料机中进行混料处理，制得混合粉末，备用；
3）将钼丝10-16份编织成网状，制得钼丝网，备用；
4）将铼丝10-16份编织成网状，制得铼丝网，备用；
5）将步骤2）制得的混合粉末均等分成A份、B份和C份，备用；
6）将步骤5）中的A份混合粉末倒入到压模内，碾平，再铺上步骤3）制得的钼丝网，接着将步骤5）中的B份混合粉末倒入到压模内，碾平后铺上步骤4）制得的铼丝网，最后倒入步骤5）中的C份混合粉末，碾平，进行压制成形处理，脱模，制得生坯，备用；
7）将步骤6）制得的生坯置于烧结炉内进行加压烧结处理，冷却，制得烧结体，备用；
8）将步骤7）制得的烧结体置于 10-30Pa的真空炉中进行真空热处理；然后将经真空热处理的烧结体在氩气保护的加热炉中进行保温，随即进行水淬，此真空热处理－保温－水淬的过程即为一次循环热处理，共进行四次循环热处理，即得屏蔽板。
6.如权利要求5所述的一种钨合金屏蔽板的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中的混料处理的转速为1400-1600r/min，持续时间为15-18h。
7.如权利要求6所述的一种钨合金屏蔽板的制备方法，其特征在于：所述步骤7）中的烧结炉为放电等离子烧结炉。
8.如权利要求7所述的一种钨合金屏蔽板的制备方法，其特征在于：所述步骤7）中的加压烧结处理的施压压强为150-170MPa，施压时间为40-60分钟，所述加压烧结处理的加热温度为1470-1550℃，加热时间为40-60min。
9.如权利要求8所述的一种钨合金屏蔽板的制备方法，其特征在于：所述步骤8）中的真空热处理的加热温度为800-900℃，加热时间为40-60min，所述步骤8）中的保温温度为800-900℃，保温时间为15-30min。
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