CN107009093B - 一种稀土掺杂的钨管的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热加工和机械加工相结合的掺杂稀土的钨管的制作方法，包括如下步骤：通过粉末冶金的方法烧结出掺杂有稀土氧化物的钨棒坯；对烧结钨棒坯进行锻造，采用快锻机、空气锤和旋锤机中的一种或其组合加工，提高钨棒的密度；采用深孔钻的方法，在表面磨光后的稀土钨棒进行钻孔，加工成含有稀土氧化物的钨管。得到的稀土掺杂钨管可达到99％理论密度，塑—脆转变温度得到了明显的降低，在室温下安装和使用时，不容易出现裂纹，特别适用于大长径比的钨管的制作，且制作过程安全环保。

Description

一种稀土掺杂的钨管的制作方法
技术领域
本发明属于钨加工领域，具体涉及一种稀土掺杂的钨管的制作方法。
背景技术
钨属于难熔金属，具有高熔点(熔点达到3410℃)、高的高温强度、高热导率、高导电性、高密度等特性，常用于制作高温条件下使用的零部件、半导体行业用靶材、核电军工行业用高比重合金。钨属于体心立方结构的金属，塑—脆转变温度高，室温脆性高，加工困难，难以加工出形状复杂的产品，并且成材率低。
钨管是众多钨产品中一类产品。目前钨管的制作方法多采用粉末冶金方法或化学气相沉积法，粉末冶金方法得到的钨管在室温下安装和使用时容易出现裂纹，脆性高；而化学气相沉积法生产过程中需要使用或产生有害气体，安全环保性能较低。
发明内容
本发明提供一种稀土掺杂钨管的制作方法，它的突出特点是选用锻造过的稀土掺杂钨棒，采用深孔钻的方法进行钻孔加工，制备出高密度的稀土掺杂钨管。
本发明的技术方案如下：
一种稀土掺杂的钨管的制作方法，包括以下步骤：
(1)以费氏粒度为0.8-2.5μm且掺杂质量百分比0.1-1.4％的稀土氧化物的钨粉为原料，于150-250MPa的压力下进行冷等静压，制作出冷等静压坯，将冷等静压坯放进中频炉中在氢气气氛下烧结得到烧结钨棒坯，烧结过程中的最高温度为1900-2300℃，所述烧结钨棒坯的密度不小于90％的理论密度；
(2)通过快锻机、空气锤、旋锤机中的至少一种对所述烧结钨棒坯进行加工，锻造出稀土掺杂钨棒，所述稀土掺杂钨棒的密度不小于95％的理论密度；
(3)对锻造后的稀土掺杂钨棒磨外圆，去除表面氧化物和缺陷形成磨光钨棒，采用深孔钻的方法，对磨光钨棒进行钻孔，孔的直径大于4mm，孔的长径比大于10，制作出稀土掺杂的钨管。
优选的，所述稀土氧化物是氧化镧、氧化铈和氧化钇中的一种或者多种。
优选的，所述烧结钨棒坯的直径为20-150mm，在不低于1550℃的温度下锻造至直径为15-130mm，再通过所述磨外圆磨至直径10-120mm。
优选的，所述烧结钨棒坯的直径为30-120mm，在不低于1550℃的温度下锻造至直径为20-100mm，再通过所述磨外圆磨至直径15-90mm。
优选的，所述稀土掺杂的钨管的长度为400-2500mm。
本发明与现有的技术相比具有如下优点：
1.与纯钨管相比，稀土掺杂钨管在高温下抗温抗蠕变性能好，适合在高温下使用。
2.与纯钨管相比，稀土掺杂钨管在常温下机加工性能好，特别适用于制作长径比大的钨管。
3.本发明中制备的稀土掺杂的钨管采用了经过锻造加工的稀土掺杂钨棒原料，密度高，可达到99％理论密度，钨管的塑—脆转变温度得到了明显的降低，在室温下安装和使用时，不容易出现裂纹。
4.与WF6化学气相沉积法制备钨管相比，本发明的方法生产过程中不使用、也不产生有害气体，安全环保。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
实施例1
(1)压制成形。以氧化镧含量为1.0％费氏粒度为1.0-2.0μm的镧钨粉为原料，在190MPa的压力下进行冷等静压，制作出冷等静压坯。然后将冷等静压坯放进中频炉中在氢气气氛下进行烧结，烧结温度达到2100℃。烧结钨棒坯的密度达到90％的理论密度，烧结钨棒坯的直径达到Φ65mm左右。
(2)高温锻造。将稀土掺杂的烧结钨棒坯在快锻机上进行锻造，提高密度；减小直径，增加长度。锻造温度在1550℃以上，锻造后的稀土掺杂钨棒直径为Φ44mm，密度达到99％的理论密度。
(3)钻孔。将锻造后的稀土掺杂钨棒磨外圆，去除表面氧化物和缺陷，提高钨棒的尺寸精度，外圆直径为40mm。将磨光后的稀土掺杂钨棒装夹到深孔钻床上，进行钻孔，加工Φ15mm的内孔。根据需要调整钻孔工艺，可以加工出不同直径的盲孔或者通孔，最后制造出外径40mm、内径15mm、长度1600mm的稀土掺杂钨管。
实施例2
(1)压制成形。以氧化镧含量为1.0％费氏粒度为1.0-2.0μm的镧钨粉为原料，在190MPa的压力下进行冷等静压，制作出冷等静压坯。然后将冷等静压坯放进中频炉中在氢气气氛下进行烧结，烧结温度达到2100℃。烧结钨棒坯的密度达到90％的理论密度，烧结钨棒坯烧结坯的直径达到Φ50mm左右。
(2)高温锻造。将稀土掺杂的烧结钨棒坯在空气锤上进行锻造。锻造温度在1550℃以上，锻造后直径为Φ30mm；将锻造后钨棒进行旋锤加工，得到Φ22mm的旋锤棒。旋锤钨棒的密度达到99％的理论密度。
(3)钻孔。将锻造后的稀土掺杂钨棒磨外圆，去除表面氧化物和缺陷，提高钨棒的尺寸精度，外圆直径为20mm。将磨光后的稀土掺杂钨棒装夹到深孔钻床上，进行钻孔，加工Φ10mm的内孔。根据需要调整钻孔工艺，最后制造出外径20mm、内径10mm、长度1000mm的稀土掺杂钨管。
本领域普通技术人员可知，本发明的具体参数在下述范围内变化时，仍能够得到与上述实施例相同或相近的技术效果：
一种稀土掺杂的钨管的制作方法，包括以下步骤：
(1)以费氏粒度为0.8-2.5μm且掺杂质量百分比0.1-1.4％的稀土氧化物的钨粉为原料，于150-250MPa的压力下进行冷等静压，制作出冷等静压坯，将冷等静压坯放进中频炉中在氢气气氛下烧结得到烧结钨棒坯，烧结过程中的最高温度为1900-2300℃，所述烧结钨棒坯的密度不小于90％的理论密度；优选的，所述稀土氧化物是氧化镧、氧化铈和氧化钇中的一种或者多种；
(2)通过快锻机、空气锤、旋锤机中的至少一种对所述烧结钨棒坯进行加工，锻造出稀土掺杂钨棒，所述稀土掺杂钨棒的密度不小于95％的理论密度；
(3)对锻造后的稀土掺杂钨棒磨外圆，去除表面氧化物和缺陷形成磨光钨棒，采用深孔钻的方法，对磨光钨棒进行钻孔，孔的直径大于4mm，孔的长径比大于10，制作出稀土掺杂的钨管。优选的，所述烧结钨棒坯的直径为20-150mm，在不低于1550℃的温度下锻造至直径为15-130mm，再通过所述磨外圆磨至直径10-120mm。进一步优选的，所述烧结钨棒坯的直径为30-120mm，在不低于1550℃的温度下锻造至直径为20-100mm，再通过所述磨外圆磨至直径15-90mm。优选的，所述稀土掺杂的钨管的长度为400-2500mm。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种稀土掺杂的钨管的制作方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (5)

1.一种稀土掺杂的钨管的制作方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)以费氏粒度为0.8-2.5μm且掺杂质量百分比0.1-1.4％的稀土氧化物的钨粉为原料，于150-250MPa的压力下进行冷等静压，制作出冷等静压坯，将冷等静压坯放进中频炉中在氢气气氛下烧结得到烧结钨棒坯，烧结过程中的最高温度为1900-2300℃，所述烧结钨棒坯的密度不小于90％的理论密度；
(2)通过快锻机、空气锤、旋锤机中的至少一种对所述烧结钨棒坯进行加工，锻造出稀土掺杂钨棒，所述稀土掺杂钨棒的密度不小于95％的理论密度；
(3)对锻造后的稀土掺杂钨棒磨外圆，去除表面氧化物和缺陷形成磨光钨棒，采用深孔钻的方法，对磨光钨棒进行钻孔，孔的直径大于4mm，孔的长径比大于10，制作出稀土掺杂的钨管。
2.如权利要求1所述的稀土掺杂的钨管的制作方法，其特征在于：所述稀土氧化物是氧化镧、氧化铈和氧化钇中的一种或者多种。
3.如权利要求1所述的稀土掺杂的钨管的制作方法，其特征在于：所述烧结钨棒坯的直径为20-150mm，在不低于1550℃的温度下锻造至直径为15-130mm，再通过所述磨外圆磨至直径10-120mm。
4.如权利要求3所述的稀土掺杂的钨管的制作方法，其特征在于：所述烧结钨棒坯的直径为30-120mm，在不低于1550℃的温度下锻造至直径为20-100mm，再通过所述磨外圆磨至直径15-90mm。
5.如权利要求3所述的稀土掺杂的钨管的制作方法，其特征在于：所述稀土掺杂的钨管的长度为400-2500mm。
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