CN106636826A - 一种钨金合金材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钨金合金材料及其制备方法。目的是提供的该方法获得的钨金合金材料应具有密度高、有特殊光泽，且成本比纯金低廉的特点，所采用的制备方法应具有工艺简单、生产效率高以及投资省的特点。技术方案是：一种钨金合金材料，该钨金合金材料含有的组分及相应质量百分比为：钨(W)70～89.5；金(Au)10～30；其余是其它微量元素及杂质。一种钨金合金材料的制备方法，按如下步骤依次进行：1)注射成型工艺制备块状钨坯体；2)脱除粘结剂；3)烧结；4)溶渗纯金。

Description

一种钨金合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属材料领域，具体是钨金合金材料及其制备方法。
背景技术
钨基高密度合金因具有较高的密度，优异的力学性能及良好的抗腐蚀性能在国防工业和民用工业中有着广泛的应用。现有的钨基高密度合金，主要由基体钨和粘结相镍、铁(铜)、钴等组成，常用粉末冶金的方法制得。虽具有一定机械物理性能，但其最高密度不超过18.7克/厘米3，且色泽单一，因而不能满足消费市场的需求。
发明内容
本发明的目的在于克服以上背景技术的不足，提供一种钨金合金材料及其制备方法，采用该方法获得的钨金合金材料应具有密度高、有特殊光泽，且成本比纯金低廉的特点，所采用的制备方法应具有工艺简单、生产效率高以及投资省的特点。
本发明提供的技术方案是：
一种钨金合金材料，其特征在于该钨金合金材料含有的组分及相应质量百分比为：
钨(W)70～89.5
金(Au)10～30
其余是其它微量元素及杂质。
一种钨金合金材料的制备方法，按如下步骤依次进行：
1)注射成型工艺制备块状钨坯体
将钨粉与石蜡粘结剂混合成高固含量、流动性好的喂料，然后通过注塑机在模具中注射成型，获得块状钨坯体，钨粉与石蜡粘结剂的重量比例为4-6∶1；
2)脱除粘结剂
将制得的块状钨坯体浸入丙酮中处理一定时间，使得块状钨基体中的大部分粘结剂溶于丙酮液体中；
将前述丙酮处理过的块状钨坯体置于300-950℃且具有氢气保护气氛的热脱脂炉中处理8-15小时，使得剩余的粘结剂分解脱除，块状钨坯体内部形成网状空隙；
3)烧结
将上述块状钨坯体在非氧化气氛下、1500～2300℃温度条件下烧结1-4小时，即得烧结态块状钨基体，其密度为钨的密度的70～90％；
4)溶渗纯金
将烧结态块状钨基体质量的30～10％的市售纯金压延成50-500微米厚的金箔，并叠放于上述烧结态块状钨基体的顶部，在非氧化气氛下、1300～1500℃温度条件下保温30～240分钟；然后随炉降温至室温，即得含金量10～30％的钨金合金材料。
所述步骤2)中的一定时间为48-96小时。
所述步骤1)中的钨粉为纯度99.5％的市售纯粉，再经过球磨10-15小时，钨粉的平均颗粒直径为3.5-4.0um。
所述步骤4)溶渗纯金处理时，烧结态块状钨基体的底端表面以及四周表面均用模板衬托，以阻止融化的液态金水渗出流失。
本发明具有如下优点：
1、本发明制得的材料组织均匀、致密化程度高(密度大于19.2克/厘米3)，并且具有优良的机械物理性能。
2、本发明制得的材料还具有特殊的光泽,且光泽的变化随金的含量变化而变化；尤其适合珠宝首饰行业以及精密器材(如钟表)的需求。
3、本发明提供的工艺简单，生产效率高(其中的制备块状钨坯体的注射成型工艺以及脱除粘结剂的工序均为成熟的常规工艺，易于大批量生产)；，操作方便，材料利用率高(钨粉没有熔化，因而损耗低)；而且无需钨粉熔点(3500℃)的热源，因而设备投资较低，也降低了生产成本。
具体实施方法
以下实施例对本发明作进一步说明,但本发明的实施方法不仅限于此。
实施例一
步骤一 制取纯钨块状坯体
取40g市售纯钨粉，钨粉的平均颗粒直径约3.8um，纯度99.5％；与10g石蜡粘结剂混合形成分散均匀、流动性好的喂料，通过注塑机在模具中注射成型制得一纯钨块状坯体。
步骤二 脱除粘结剂
将制得的纯钨块状坯体浸入装有丙酮的容器内处理96小时，使得纯钨块状坯体中约80％的粘结剂溶入丙酮液体中；再将前述的块状钨坯体置于600℃且具有氢气保护气氛的热脱脂炉中8小时，使得剩余的粘结剂分解挥发，纯钨块状材料内部形成网状空隙；
步骤三 制取烧结态块状钨基体
将步骤二处理后的纯钨块状坯体在具有氢气保护气氛的烧结炉中，于1500℃温度下烧结2小时后随炉冷却，取出即得烧结态块状钨基体，该块状钨基体密度为13.51g/cm3，其密度约为钨的密度的70％；
步骤四 溶渗纯金
取步骤三制得的烧结态块状钨基体重量的30％即12克市售纯金，打制成300微米厚的金箔，叠放于该块状钨基体的顶部，一同置于氢气保护烧结炉中，烧结态块状钨基体的底端表面以及四周表面均用模板衬托；在1300℃下处理30分钟，然后随炉冷却取出，即得含金30％的钨金合金。
实施例二
步骤一 制取纯钨块状坯体
取40g市售纯钨粉，钨粉的平均颗粒直径约3.8um，纯度99.5％；与10g石蜡粘结剂混合形成分散均匀、流动性好的喂料，通过注塑机在模具中注射成型，制得一纯钨块状坯体。
步骤二 脱除粘结剂
将制得的纯钨块状坯体浸入装有丙酮的容器内处理72小时，使得纯钨块状坯体中约75％的粘结剂溶入丙酮液体中；再将前述的块状钨坯体置于500℃且具有氢气保护气氛的热脱脂炉中15小时，使得剩余的石蜡粘结剂分解脱除，纯钨块状材料内部形成网状空隙；
步骤三 制取烧结态块状钨基体
将步骤二处理后的纯钨块状坯体在具有氢气保护气氛的烧结炉中，于1900℃温度下烧结1小时后随炉冷却，取出即得烧结态块状钨基体，该块状钨基体的密度为15.44g/cm3，其密度约为钨的密度的80％；
步骤四 溶渗纯金
取步骤三制得的烧结态块状钨基体重量的20％即8克市售纯金，打制成250微米厚的金箔，叠放于该块状钨基体的顶部，一同置于氢气保护烧结炉中，烧结态块状钨基体的底端表面以及四周表面均用模板衬托；在1400℃下处理120分钟，然后随炉冷却取出，即得含金20％的钨金合金。
实施例三
步骤一 制取纯钨块状坯体
取40g市售纯钨粉，钨粉的平均颗粒直径约3.8um，纯度99.5％；与10g石蜡粘结剂混合形成分散均匀、流动性好的喂料，通过注塑机在模具中注射成型，制得一纯钨块状坯体。
步骤二 脱除粘结剂
将制得的纯钨块状坯体浸入装有丙酮的容器内处理50小时，使得纯钨块状坯体中约80％的粘结剂溶入丙酮液体中；再将前述的块状钨坯体置于850℃且具有氢气保护气氛的热脱脂炉中12小时，使得剩余的石蜡粘结剂分解挥发，纯钨块状坯体内部形成网状空隙；
步骤三 制取烧结态块状钨基体
将步骤二处理后的纯钨块状坯体在具有氢气保护气氛的烧结炉中，于2300℃温度下烧结4小时后随炉冷却，取出即得烧结态块状钨基体，该块状钨基体密度为17.37g/cm3，其密度约为钨的密度的90％；
步骤四 溶渗纯金
取步骤三制得的烧结态块状钨基体重量的10％即4克市售纯金，打制成500微米厚的金箔，叠放于该块状钨基体的顶部，一同置于氢气保护烧结炉中，烧结态块状钨基体的底端表面以及四周表面均用模板衬托；在1500℃下处理240分钟，然后随炉冷却取出，即得含金10％的钨金合金。

Claims (5)

1.一种钨金合金材料，其特征在于该钨金合金材料含有的组分及相应质量百分比为：
钨70～89.5
金10～30
其余是其它微量元素及杂质。
2.权利要求1所述的钨金合金材料的制备方法，按如下步骤依次进行：
1)注射成型工艺制备块状钨坯体
将钨粉与石蜡粘结剂混合成喂料，然后通过注塑机在模具中注射成型，获得块状钨坯体，钨粉与石蜡粘结剂的重量比例为4-6∶1；
2)脱除粘结剂
将制得的块状钨坯体浸入丙酮中处理一定时间，使得块状钨基体中的大部分粘结剂溶于丙酮液体中；
将前述丙酮处理过的块状钨坯体置于300-950℃且具有氢气保护气氛的热脱脂炉中处理8-15小时，使得剩余的粘结剂分解脱除，块状钨坯体内部形成网状空隙；
3)烧结
将上述块状钨坯体在非氧化气氛下、1500～2300℃温度条件下烧结1-4小时，即得烧结态块状钨基体，其密度为钨的密度的70～90％；
4)溶渗纯金
将烧结态块状钨基体质量的30～10％的市售纯金压延成50-500微米厚的金箔，并叠放于上述烧结态块状钨基体的顶部，在非氧化气氛下、1300～1500℃温度条件下保温30～240分钟；然后随炉降温至室温，即得含金量10～30％的钨金合金材料。
3.根据权利要求2所述的钨金合金材料的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中的一定时间为48-96小时。
4.根据权利要求3所述的钨金合金材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中的钨粉为纯度99.5％的市售纯粉，再经过球磨10-15小时，钨粉的平均颗粒直径为3.5-4.0um。
5.根据权利要求4所述的钨金合金材料的制备方法，其特征在于：所述步骤4)溶渗纯金处理时，烧结态块状钨基体的底端表面以及四周表面均用模板衬托，以阻止融化的液态金水渗出流失。
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